主动磁悬浮轴承的非线性反演变结构控制

基于主动磁悬浮轴承的非线性模型,提出了一种非线性的控制方法——全阶电磁机械系统的反演变结构控制法．在对转子位置、速度及电流进行测量的基础上,控制器解决了主动磁轴承控制中存在的不确定性非匹配问题,实现了位置跟踪．仿真实例证明了控制器的有效性．     

主动磁悬浮轴承控制系统设计

介绍了主动磁悬浮轴承系统的组成和基本原理。在建立单自由度主动磁悬浮轴承系统数学模型的基础上，分析了目前应用的PID控制器的不足，并提出了一种改进型PID控制器。仿真结果表明，这种控制器比目前应用的PID控制器有更优良的动态性能。     

主动磁悬浮推力轴承的状态反馈线性化控制

研究了无预磁化偏流的单边方式主动磁悬浮推力轴承的控制,针对系统的非线性模型,应用状态反馈线性化方法,构造出非线性控制器,使得系统在大范围内精确线性化,然后应用线性系统理论对线性化学系统进行综合。研究表明,系统具有良好的静、动态性能。由于这种单边方式推力轴承的电磁力线圈不需要预磁化偏流,与常规的差动式有预磁化偏流结构的系统相比,系统的功耗大为降低,效率显著提高,而且系统的温升及阻尼均大为减少。     

主动磁悬浮轴承的解耦控制

运用解耦控制策略对六自由度刚性转子主动磁悬浮轴承（ＡＭＢ）进行控制,应用基于逆系统理论的状态反馈线性化方法,设计出非线性控制器。将ＡＭＢ这一多变量、强耦合及非线性的系统,分解为６个单变量无耦合的线性子系统,并对线性子系统进行了综合。仿真表明,此控制策略实现了各自由度之间的动态解耦,系统的动态性能较传统的ＰＩＤ控制方法有明显的提高。     

主动磁轴承的神经网络自适应PID控制

针对主动磁轴承系统的本质不稳定性、非线性和参数不确定性,提出基于BP神经网络的自适应PID控制器．该控制器输出含有P、I、D信号的非线性组合,补偿了磁轴承系统的非线性．使系统控制效果良好;同时控制器可根据磁轴承的运行状况进行在线自学习和自校正,避免了传统PID控制器参数整定困难的缺点．最后基于某磁轴承系统的仿真研究表明了该控制器的有效性。     

磁力轴承转子系统的Hopf分叉

研究ＰＤ控制器作用下的分散控制型磁力轴承转子系统，结果表明：磁力的非线性是引起系统自激振动的原因之一。通过研究两种非共振情况下的Ｈｏｐｆ分叉，分析了系统参数对自激振动的影响，给出条件稳定准则，还得到了共振情况下的系统响应方程。     

主动控制节流气体润滑轴承静态特性研究

提出一种新型的主动控制节流气体润滑轴承,建立了该轴承的理论分析模型,并解决了数值计算中多重迭代与快速收敛问题。试验研究结果表明,该轴承通过主动控制节流器对轴承压力反馈控制,使轴承静态性能显著提高。     

大型汽轮发电机组转子系统轴承安装位置的优化

以基于非线性模型算得的最大响应为目标函数,以平衡位置处各轴承承受的静载荷为优化变量,导出了决定轴承最优安装位置,即各轴承中心的相对位置的优化计算方法.用于三支承大型发电机-励磁机转子系统的计算结果表明,通过优化可使转子系统的不平衡响应大幅度降低.     

自主静压气体轴承参数优化及静态性能分析

该文提出一种位置反馈自主控制静压气体轴承技术原理,能有效提高轴承的支撑刚度及回转精度.通过有限元数值计算法,按气体轴承刚度最大准则优化了固有节流轴承参数.在此基础上,给出了三种主动节流方式下的承载能力特性.计算结果表明:轴承固有节流参数优化是合理的,它能为自主控制轴承实现无穷刚度提供良好的负载范围.三种主动节流方式也为自主控制气体轴承提供了多样性选择.     

单自由度主动磁悬浮轴承-转子系统输入时滞稳定性研究

为了研究控制器的输入时滞对主动磁悬浮轴承-转子系统稳定性与动态性能的影响,建立具有输入时滞的主动磁悬浮轴承-转子系统等效模型,并通过分析系统内Hopf分岔的存在性条件得到主动磁悬浮轴承-转子系统失稳时临界时滞的近似值. 利用MATLAB/Simulink仿真分析控制参数对系统稳定性的影响,进一步验证Hopf分岔的存在性,从系统幅频特性和相频特性的角度探究输入时滞对闭环系统抑制外部干扰能力的影响规律,对仿真内容进行实验验证. 结果表明,输入时滞的增加导致系统发生Hopf分岔,并使闭环系统的幅频响应曲线峰化现象加剧,降低系统的稳定性. 对于PID控制器来说,增大比例增益、减小微分增益将放大输入时滞对系统稳定性的影响.     

电磁轴承支承转子系统的运动稳定性

结合定参数PID控制器方程和具有陀螺效应的不对称转子运动方程形成了电磁轴承支承的转子系统的机电耦合动力学方程.将Poincaré映射与Newton打靶法相结合求解了系统非线性不平衡周期响应.结合Floquet分岔理论分析了系统周期运动的稳定性边界和分岔行为.对电磁轴承支承的转子系统设计了变参数PID控制规律,运用所设计的PID控制算法对系统进行计算,发现变参数PID控制算法使得系统非线性周期响应的稳定性有所提高,保证了系统稳定的谐波运动.     

蚁群算法PID控制器在磁轴承控制系统中的应用

磁悬浮轴承是磁悬浮转轴系统的重要组成部分.由于磁轴承具有较大的非线性,难于控制,采用常规的参数整定方法很难达到较好的控制效果.因此,采用不完全微分PID控制算法,利用蚁群算法根据设定的系统性能指标实时优化控制器参数.仿真结果证明,这种控制器能够很好地满足系统性能指标的要求.     

磁力轴承的模糊控制

介绍了磁力轴承系统的工作原理和数学模型,针对该系统的高度非线性、本质不稳定性和参数不确定性,提出了一种控制算法较为简单的模糊控制方案,通过分析得出影响模糊控制器稳态误差大小的两个主要因素为比例因子ke和误差e的量化论域中"0"点的量化策略.在Simulink中的仿真结果表明,将模糊控制器用于磁力轴承系统的控制,与PID控制相比,系统超调小,调节时间短,抗扰动能力强,且能达到一定的控制精度.     

有源静电轴承的滑模控制

为了提高有源静电轴承系统对外部扰动与参数变化的抑制能力,分析了被控系统模型的非线性和不确定性,针对存在的不确定性设计了滑模控制器以提高系统的鲁棒性,并通过引入边界层来抑制非线性控制带来的抖动问题。对滑模控制系统的性能进行了测试,并与采用滞后-超前校正下的系统性能进行比较和分析。实验结果表明,在静电轴承系统中采用滑模控制方法,能够显著增强系统在中频和低频段的力扰动抑制能力,提高对系统参数变化的鲁棒性。     

新型双控制器方案的磁悬浮止推轴承控制系统

介绍了磁悬浮止推轴承的实验系统 ,该系统经过位置传感器检测其信号 ,当位置变化时 ,系统可以通过调节电磁力的大小 ,实现闭环控制。利用线性控制原理对其系统建立了数学模型。新型双控制方案采用两个控制器 :一个是跟随控制器 ;一个是抗干扰控制器。系统的跟随性能可以单独由跟随器调节 ;系统的抗干扰性能可以单独由抗干扰控制器调节。采用新型双控制方案与 I- PD控制分别对其系统进行了仿真 ,并对其仿真结果进行了比较。对新型双控制方案的控制参数进行了整定。最后 ,给出了仿真结果及结论。     

有源静电轴承起支过程的非线性控制

静电球轴承起支过程中,双边支承下的非线性与轴间耦合较强,必须配置支承垫才能实现任意姿态起支。为了解决静电球轴承无支承垫时的任意姿态起支问题,研究了基于无预载电压偏置的单边支承控制方法。根据非线性的静电力模型,应用反馈线性化方法构造出非线性控制器,使得系统在大范围内精确线性化,然后应用线性系统理论进行设计。实验结果表明,结合单边支承方案与非线性控制方法能够实现静电轴承在任意姿态下的平稳起支,无需配置支承垫,大大简化了对支承电极的工艺要求。     

动载非单油叶轴承非稳态非线性油膜力数学模型

对椭圆轴承油膜区做了适当假设,在考虑了轴径中心的周向和径向扰动速度对油膜区影响的条件下导出了可用3个动态参数表示的椭圆轴承非稳态非线性油膜力的一般公式,并导出了短轴承非稳态非线性油膜力的解析表达式。指出椭圆轴承中用到的处理方法可用于处理三油叶等多油叶轴承。     

主动控制节流气体润滑轴承静态特性研究

提出一种新型的主动控制节流气体润滑轴承,建立了该轴承的理论分析模型,并解决了数值计算中多重迭代与快速收敛问题．试验研究结果表明,该轴承通过主动控制节流器对轴承压力反馈控制,使轴承静态性能显著提高     

电磁轴承磨床电主轴的保成本控制器设计

该文采用保成本控制方法设计电磁轴承磨床电主轴系统控制器。考虑系统非线性,设计了数字变增益环节以调节系统大范围运动与高刚度的矛盾。通过仿真分析和实验测试表明保成本控制方法保证了电磁轴承磨床电主轴系统鲁棒稳定性和鲁棒性能,同时也表明设计的数字变增益环节有效地解决了系统中存在的大范围运动与高刚度的矛盾。     

无轴承异步电机最小二乘支持向量机逆解耦控制

为了实现无轴承异步电机径向悬浮力、转速和磁链的非线性动态解耦控制,提出了基于最小二乘支持向量机逆的解耦控制策略,在分析无轴承异步电机原系统可逆的基础上,首先采用最小二乘支持向量机逼近原系统逆模型,然后将逆模型串接于原系统之前构成伪线性复合系统,将无轴承异步电机线性化解耦成径向二自由度位移子系统、转速子系统以及磁链子系统,最后为了进一步提高整个控制系统性能,为伪线性复合系统设计了闭环控制器,并采用Matlab对控制方法解耦性能进行了仿真.仿真结果表明:该方法能够成功实现无轴承异步电机系统的非线性解耦控制,并且系统具有优良的鲁棒性和动、静态性能,克服了传统解析逆解耦控制方法过分依赖于系统模型的缺点.