【摘 要】
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随着工业的发展,混合磁悬浮轴承在高速电机、飞轮储能系统等需要高速及超高速的运动系统内得到了较大的应用。然而混合磁悬浮轴承是一个高度非线性系统,其径轴向磁路之间存在耦
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随着工业的发展,混合磁悬浮轴承在高速电机、飞轮储能系统等需要高速及超高速的运动系统内得到了较大的应用。然而混合磁悬浮轴承是一个高度非线性系统,其径轴向磁路之间存在耦合,当转子偏离平衡位置时,较难实现精确控制。对此,本文在国家自然基金的资助下,选用最小二乘支持向量机算法(LS-SVM)和模型参考自适应控制(MRAC)来实现混合磁悬浮轴承的解耦控制。在实验部分,笔者设计了基于dSPACE的混合磁悬浮轴承数字控制系统,实现了闭环控制。 本文首先对LS-SVM的基本理论做了相关介绍,具体阐述如何利用该算法来实现对非线性系统的辨识,再引入逆系统方法,将其与LS-SVM相结合,形成LS-SVM逆系统,辨识出原系统的逆系统,将其与原系统进行串联构成伪线性系统。最后使用MRAC对该伪线性系统进行复合控制。本文具体阐述了这一复合控制的可行性及具体实现过程。 其次,选择三自由度交直流混合磁悬浮轴承(3-DOF-AC/DC-HMB)作为本文的具体研究对象。深入研究3-DOF-AC/DC-HMB的结构,对其进行磁路分析,得出数学模型。对该数学模型进行可逆性分析,确定该系统可逆后采用LS-SVM逆理论对其进行辨识,构造出逆模型,加在原系统之前形成伪线性系统。根据MRAC理论,选择合适的参考模型,并依据稳定性理论设计自适应律并调整可调参数,对该伪线性系统进行复合控制。仿真结果表明LS-SVM逆模型辨识效果好,构成的伪线性系统线性化程度高,复合控制的解耦效果好、动态性能佳。 最后,设计了基于dSPACE的3-DOF-AC-DC-HMB数字控制系统。分别设计了主电路和控制电路,加入霍尔电压电流传感器、光电编码器、位移传感器等元器件对整个系统进行数据采集,并将采集的数据反馈至dSPACE和相应的电路中,利用ControlDesk进行实时监测及控制,形成了闭环控制系统。笔者对其进行了半实物实时在线实验,初步得到了预期的结果。
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