無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型與控制研究.pdf

1、本文以無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型和逆系統(tǒng)解耦控制為研究重點(diǎn)，包括無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型、基于逆系統(tǒng)理論的模型解耦、系統(tǒng)的PDF與H∞控制、系統(tǒng)的特性分析和仿真以及無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的DSP控制實(shí)現(xiàn)。 針對(duì)無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的支承形式，建立了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型，并以狀態(tài)方程的形式構(gòu)建了無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。從數(shù)學(xué)模型可看出無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)耦合的非線性復(fù)雜系統(tǒng)，其穩(wěn)定運(yùn)行的前提

2、是實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩和徑向懸浮力之間，左右兩端電機(jī)之間的解耦控制。在研究無軸承電機(jī)的磁懸浮機(jī)理以及轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)之上，利用基于逆系統(tǒng)理論的狀態(tài)反饋線性化的方法，實(shí)現(xiàn)了無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)解耦控制。 本文采用PDF控制器對(duì)無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了校正。另無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際的系統(tǒng)存在差異，利用H∞控制理論在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)能夠把這種不確定性考慮進(jìn)去，使得設(shè)計(jì)結(jié)果在不確定性的變化范圍內(nèi)保證系統(tǒng)具有一定

3、的性能。運(yùn)用H∞魯棒控制理論的混合靈敏度方法設(shè)計(jì)了控制器，對(duì)轉(zhuǎn)子位置，轉(zhuǎn)速等子系統(tǒng)進(jìn)行了綜合校正。 在MATLAB環(huán)境下運(yùn)用SIMULINK工具包建立了無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型和逆系統(tǒng)解耦控制仿真模型，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，研究表明逆系統(tǒng)解耦方法結(jié)合H∞控制策略能很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制?？刂破鞯臄?shù)字化能夠滿足無軸承電機(jī)支承驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更高的性能要求。本文最后給出了控制系統(tǒng)數(shù)字實(shí)現(xiàn)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)思路，設(shè)