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主动磁悬浮轴承专家PID控制方法研究

主动磁悬浮轴承专家PID控制方法研究

作者：李乃安哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

本文以立式600Wh飞轮储能系统的主动磁悬浮轴承为研究对象。设计了一种基于转速的主动磁悬浮轴承专家PID控制方法,并进行了实验验证。阐述了主动磁悬浮轴承的发展历程以及当前该领域研究的不足。其中,主动磁悬浮轴承控制系统主要包括核... 详细信息

本文以立式600Wh飞轮储能系统的主动磁悬浮轴承为研究对象。设计了一种基于转速的主动磁悬浮轴承专家PID控制方法,并进行了实验验证。阐述了主动磁悬浮轴承的发展历程以及当前该领域研究的不足。其中,主动磁悬浮轴承控制系统主要包括核心控制器、功率放大器、位置传感器、轴承的定子和转子等几大组成部分。此外以轴向主动磁悬浮轴承为例,说明了其工作原理:电涡流位置传感器拾取轴承转子的位置信息,控制器以此为基础计算出功率放大器的控制电流,以差动方式控制轴承定子产生对应的电磁吸力。并根据磁路计算原理,推导出了主动磁悬浮轴承5自由度控制系统数学模型,为控制器的设计提供了基础。用专家PID控制算法的基本理论知识和算法原理,分析了专家PID控制规则。求出了当参考输入R(s),干扰信号F(s)和测量噪声N(s)分别作用于系统的传递函数。然后利用线性系统的叠加性求出主动磁悬浮轴承专家PID控制系统的闭环传递函数。在专家PID控制的思想的指导下,利用MATLAB中的SIMULINK组件,建立单自由度主动磁悬浮轴承专家PID控制仿真。建立了基于转速的主动磁悬浮轴承专家PID控制器的DSP控制系统。硬件部分,以TI公司C2000系列数字信号处理器F28335为微控芯片,搭建了主动磁悬浮轴承专家PID控制系统。软件部分,在Code Composer Studio(CCS)平台上对控制系统进行软件编程和调试。基本流程是A/D采样到F28335,经过专家PID运算后,输出给功率放大器产生相应的控制电流,驱动电磁线圈。而把控制器的数字控制量转换成,功率放大器的连续电流指令,必须经过PWM转换电路将数字量转换为模拟信号。最后以立式600Wh飞轮储能系统为实验平台,进行了控制参数的在线整定实验,即激励电流实验。此外,还进行了专家PID控制的旋转实验,实验分析了轴承转子振动的频谱图和轴心轨迹图。轴心轨迹图表明:通过轴承气隙偏差和转子转速来实时进行参数调整是完全可行的。与普通PID控制器相比,主动磁悬浮轴承转子最大振动幅值减小6%以上。

关键词：飞轮储能主动磁悬浮轴承转子振动专家PID控制数字信号处理器

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大支承力径向电磁轴承结构设计及试验研究

轴承 2018年第4期 39-44页

作者：任正义李乃安工程训练国家级试验示范中心(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司哈尔滨150060

为实现电磁轴承在重载工况下更好的悬浮效果,对径向电磁轴承提出了大支承力的要求,要求在绕组中加载大电流时磁场分布保持均匀,以保证在不同气隙下电流与力的近似线性化。设计了E形径向电磁轴承结构,利用ANSYS Maxwell,以最大承载力为... 详细信息

为实现电磁轴承在重载工况下更好的悬浮效果,对径向电磁轴承提出了大支承力的要求,要求在绕组中加载大电流时磁场分布保持均匀,以保证在不同气隙下电流与力的近似线性化。设计了E形径向电磁轴承结构,利用ANSYS Maxwell,以最大承载力为目标对磁场分布进行分析,并且通过变换轴承定子气隙参数,测试出电流变化而产生的不同电磁力,验证了径向电磁轴承支承性能。

关键词：径向电磁轴承结构设计有限元分析支承性能

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实时目标检测与跟踪系统的设计与实现

激光与红外 2008年第1期38卷 88-91页

作者：李乃安欧阳宁党明桂林电子科技大学图像信息研究所广西桂林541004

针对固定监控场景设计并实现了一个实时的运动目标检测与跟踪系统。在复杂背景下,改进的三帧差分法能准确、快速检测出运动目标。金字塔图像的LucasKanade光流法跟踪目标容易丢失;传统的模板匹配跟踪方法由于对图像利用率高,其跟踪比较... 详细信息

针对固定监控场景设计并实现了一个实时的运动目标检测与跟踪系统。在复杂背景下,改进的三帧差分法能准确、快速检测出运动目标。金字塔图像的LucasKanade光流法跟踪目标容易丢失;传统的模板匹配跟踪方法由于对图像利用率高,其跟踪比较准确,但计算量大。文章将两者结合起来,可以避免上述问题。实验表明,该算法能较好地实现目标跟踪、获得目标运动轨迹,且具有良好的实时性和鲁棒性。

关键词：实时性目标检测光流法模板匹配

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基于转速的电磁轴承控制参数自整定研究

轴承 2017年第5期 6-9页

作者：李乃安陈宁任正义哈尔滨工程大学工程训练中心哈尔滨150001

针对电磁轴承控制效果易受转子转速变化的影响,而普通PID控制器不能根据转速变化做出参数相应调整的问题,提出了一种模糊PID参数自整定的方法。以600 Wh飞轮储能径向磁悬浮轴承为试验对象,进行了试验验证,结果表明:由于在控制器设计时... 详细信息

针对电磁轴承控制效果易受转子转速变化的影响,而普通PID控制器不能根据转速变化做出参数相应调整的问题,提出了一种模糊PID参数自整定的方法。以600 Wh飞轮储能径向磁悬浮轴承为试验对象,进行了试验验证,结果表明:由于在控制器设计时考虑了转速变化的影响,提高了电磁轴承控制系统的动静态特性和抗干扰能力。

关键词：电磁轴承参数自整定模糊控制

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化工设计中压力管道阀门管件的设计

中国科技期刊数据库工业A 2021年第11期 290-291页

作者：陈佳欣李乃安哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司黑龙江哈尔滨150060

在针对化学管道的设计过程当中,需要针对化学管道所应用的环境,以及管道整体系统展开深层次分析,并结合管道阀门管件开展科学合理的设计,这才能够让化学管道在化工企业生产运行当中可以实现正常的使用和正常的运转。一般来说,调节阀其... 详细信息

在针对化学管道的设计过程当中,需要针对化学管道所应用的环境,以及管道整体系统展开深层次分析,并结合管道阀门管件开展科学合理的设计,这才能够让化学管道在化工企业生产运行当中可以实现正常的使用和正常的运转。一般来说,调节阀其基本结构需要配置切断旁通阀门,以及两侧切断阀门。这种结构设计的初衷是为了让管道介质,如果存在调节功能失效的情况下,对于影响我国人民正常生产生活所产生的不利因素进行有效的预防,以及抵御各种不安全相关事故。相对于止回阀来说,其属于一种自行关断的阀门管件,止回阀其基本作用是在介质压力作用之下,通过回流机理对于各种不利因素进行有效预防。而本文则针对化工设计当中压力管道阀门管件相关优化设计,展开了有效的分析和探究。

关键词：化工设计管道阀门压力管道

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探究电站阀门现状分析与改进思路

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2021年第9期 272-273页

作者：陈佳欣李乃安哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司黑龙江哈尔滨150060

由于电力工业的不断发展和超临界机组的使用,电厂阀门的运行条件越来越严格,发电厂的安全运行直接受到其部件稳定性的影响。电站阀门具有改变介质流动方向、阻断或连通管道中介质流动等重要功能,还可以调节介质的流量和压力,以确保设备... 详细信息

由于电力工业的不断发展和超临界机组的使用,电厂阀门的运行条件越来越严格,发电厂的安全运行直接受到其部件稳定性的影响。电站阀门具有改变介质流动方向、阻断或连通管道中介质流动等重要功能,还可以调节介质的流量和压力,以确保设备和管道正常运行。因此,有效管理和提升阀门制造质量对保证电厂设备安全运行具有现实和广泛的意义,在本文中,我们分析了现阶段门的主要问题,并提出改进计划,以防止由于间门的性能和质量造成制造事故。

关键词：电站阀门问题分析改进思路

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主动磁悬浮轴承监控系统设计及验证

机械工程师 2018年第1期 11-14页

作者：任正义李乃安哈尔滨工程大学工程训练国家级实验教学示范中心哈尔滨150001 哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司哈尔滨150060

文中以10k W·h飞轮储能系统的主动磁悬浮轴承为研究对象,设计了主动磁悬浮轴承转子运动监控系统,实现了对轴承转子运动的实时监控,转子的转速、位移、轴心轨迹等数据的采集与保存。监控系统可以有效地观察转子振动,准确分析转子在不同... 详细信息

文中以10k W·h飞轮储能系统的主动磁悬浮轴承为研究对象,设计了主动磁悬浮轴承转子运动监控系统,实现了对轴承转子运动的实时监控,转子的转速、位移、轴心轨迹等数据的采集与保存。监控系统可以有效地观察转子振动,准确分析转子在不同转速时转子振动特性,防止因为振幅过大而引起转子碰撞轴承。

关键词：主动磁悬浮轴承 LabVIEW 转子振动

适应于飞轮储能系统的主动磁悬浮轴承专家控制方法研究

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机械工程师 2016年第12期 38-41页

作者：李乃安陈宁任正义马强哈尔滨工程大学工程训练中心哈尔滨150001

针对电磁力支撑的轴承转子因加工精度影响存在不平衡及定子线圈缠绕不均匀,导致相同PID控制参数不同转速下,支撑效果不一的问题,提出一种应用于主动磁悬浮轴承的分工况智能PID专家控制方法,使主动磁悬浮轴承控制系统具备一定抗干扰和抗... 详细信息

针对电磁力支撑的轴承转子因加工精度影响存在不平衡及定子线圈缠绕不均匀,导致相同PID控制参数不同转速下,支撑效果不一的问题,提出一种应用于主动磁悬浮轴承的分工况智能PID专家控制方法,使主动磁悬浮轴承控制系统具备一定抗干扰和抗积分饱和的能力。根据主动磁悬浮轴承的工作特点,将其转速分成若干区间,对每一个区间参数预整定,通过专家控制方法实现对控制器参数在线修正。以600Wh飞轮储能径向磁悬浮轴承为实验对象,提取的转子轴心轨迹表明:由于在控制器设计时考虑了转子不平衡和定子缠绕不均对系统的影响,系统具有较好的动态和静态特性的同时提高了系统抗干扰能力。

关键词：主动磁悬浮轴承参数预整定专家控制方法轴心轨迹

面向旋转机械装备的智能故障诊断通用基础模型研究

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西安交通大学学报 2025年

作者：李响徐宜销雷亚国李熹伟李乃鹏杨彬西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室

针对现有旋转机械智能故障诊断方法往往普适性较差，通常仅适用于特定型号、结构、工况、测点、载荷等场景的问题，本文建立了面向旋转机械装备的智能故障诊断通用基础模型，适用于多种常见装备、工况、测点等条件下轴承、齿轮等关键零... 详细信息

针对现有旋转机械智能故障诊断方法往往普适性较差，通常仅适用于特定型号、结构、工况、测点、载荷等场景的问题，本文建立了面向旋转机械装备的智能故障诊断通用基础模型，适用于多种常见装备、工况、测点等条件下轴承、齿轮等关键零部件的状态监测，对未知实测装备具有故障异常检测的能力，并在有少量实测数据支撑下能够快速实现对新装备的高精度智能诊断。通过挖掘多种类型旋转机械装备海量状态监测数据，提出了多源数据结构多尺度自适应对齐方法解决了不同装备数据时频结构不一致的难题，构建了多层级状态融合的智能诊断模型实现了对装备状态标注信息的高效利用，建立了对典型旋转机械装备普适性强的智能故障诊断通用基础模型，并提出了诊断通用基础模型的个体定制化适配方法，提升了模型对实测新装备适用性，并在广泛的旋转机械装备状态监测数据集上对所提方法进行了验证。实验结果表明，智能诊断通用基础模型能够直接对未知实测装备进行异常检测，在未进行监督微调的情况下，模型整体诊断准确率达到了88.5%；在少量数据微调下，能够迅速适应实测装备，实现高达98.6%的诊断准确率，表明所提出的方法具有良好的工程应用潜力，有望在工程场景下进行推广应用。

关键词：智能故障诊断通用基础模型振动信号旋转机械模型泛化性