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基于LESO的改进滑模磁悬浮控制算法

兵器装备工程学报 2023年第11期44卷 262-269页

作者：唐阳杨杰江西理工大学永磁磁浮技术与轨道交通研究院江西赣州341000 江西省磁浮技术重点研究室江西赣州341000

针对磁悬浮系统具有的非线性、时滞性、强扰动等特性,提出一种基于线性扩张状态观测器的改进滑模控制方法。首先,建立电磁悬浮系统的数学模型,通过分析模型的动力学特性,将数学模型线性化;其次,为了改善一般滑模变结构控制的抖振问题,... 详细信息

针对磁悬浮系统具有的非线性、时滞性、强扰动等特性,提出一种基于线性扩张状态观测器的改进滑模控制方法。首先,建立电磁悬浮系统的数学模型,通过分析模型的动力学特性,将数学模型线性化;其次,为了改善一般滑模变结构控制的抖振问题,采用改进的滑模控制方法,通过引入边界可变幂fal函数代替Sign符号函数且关联滑模增益和超平面函数,抑制系统抖振引起的不稳定性;最后,引进LESO观测器主要将系统总扰动量反馈补偿给滑模控制器,既可以缓解滑模控制器对模型的依赖程度,又能进一步提高系统抗干扰性和鲁棒性。仿真结果表明:相比于传统算法,基于LESO的改进滑模控制减小超调、较快响应速度、大幅度增强系统抗干扰性能和鲁棒性,对于克服中低速电磁悬浮列车在不同工况和复杂环境下运行的工程实现难题具有理论指导意义。

关键词：磁悬浮控制滑模变结构控制线性扩张状态观测器

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弹性轨道梁上磁悬浮控制方法

交通运输工程学报 2013年第5期13卷 33-38,46页

作者：王辉钟晓波沈钢同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

为了有效抑制磁悬浮车轨耦合振动,将车轨耦合振动系统简化为单铁-弹性轨道模型,利用状态观测器将轨道梁振动信息引入控制系统,设计了全状态反馈最优控制器,并基于dSPACE搭建了小比例弹性轨道梁磁悬浮耦合振动试验台。与传统控制方法进... 详细信息

为了有效抑制磁悬浮车轨耦合振动,将车轨耦合振动系统简化为单铁-弹性轨道模型,利用状态观测器将轨道梁振动信息引入控制系统,设计了全状态反馈最优控制器,并基于dSPACE搭建了小比例弹性轨道梁磁悬浮耦合振动试验台。与传统控制方法进行了对比,发现所提出的控制方法能够在较小的轨道梁刚度与无阻尼条件下依然保持悬浮系统的稳定;阶跃响应的试验台测试结果表明,利用所设计的控制器,系统能够在0.3s进入稳定状态,超调量仅为4%。分析结果表明:所提出的控制方法能够有效抑制磁悬浮车轨耦合振动,在满足稳定悬浮的同时,降低了系统稳定性对轨道梁特性的过分依赖。

关键词：车辆工程磁悬浮控制全状态反馈车轨耦合振动最优控制小比例试验台

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一种适应轨道曲线变化的磁悬浮控制算法

系统仿真学报 2010年第5期22卷 1101-1105页

作者：刘恒坤张晓国防科技大学磁悬浮技术研究中心长沙410073

磁浮列车处于不同轨道曲线上时,系统的数学模型会发生变化,这会影响列车的悬浮性能,从而限制磁浮列车的行驶速度;采用加速度计输出和间隙二次微分组合反馈的非线性控制方法,解决了系统模型变化的问题,消除列车在不同轨道曲线上性能改变... 详细信息

磁浮列车处于不同轨道曲线上时,系统的数学模型会发生变化,这会影响列车的悬浮性能,从而限制磁浮列车的行驶速度;采用加速度计输出和间隙二次微分组合反馈的非线性控制方法,解决了系统模型变化的问题,消除列车在不同轨道曲线上性能改变的不利影响,保持列车悬浮性能不变;仿真结果验证了所采用的控制方法的有效性。

关键词：磁悬浮控制反馈线性化轨道曲线加速度计

基于磁通-电流联合内环的磁悬浮控制方法研究

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机车电传动 2013年第2期 46-48,52页

作者：李云钢谈瑛国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073 墨尔本大学工程学院

面向磁悬浮系统,提出基于电流-磁通联合内环的新型悬浮控制方法。分析表明,在内环中同时使用电流和磁通信号进行反馈时,系统是线性、时不变及完整的,可取得优于单独的电流环或磁通环的控制效果。研究磁通环的调试和标定方法,设计自适应... 详细信息

面向磁悬浮系统,提出基于电流-磁通联合内环的新型悬浮控制方法。分析表明,在内环中同时使用电流和磁通信号进行反馈时,系统是线性、时不变及完整的,可取得优于单独的电流环或磁通环的控制效果。研究磁通环的调试和标定方法,设计自适应型电流环,提出将磁通传感器线圈嵌入磁铁励磁线圈,解决磁通环的工程化实现问题。

关键词：磁悬浮控制磁通环电流环磁通传感器

基于神经网络-模型预测控制的磁悬浮控制研究

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基于神经网络-模型预测控制的磁悬浮控制研究

作者：孙远程曲阜师范大学

学位级别：硕士

我国低风速风能资源丰富,低风速风电将是未来风电重要发展方向之一。但现有水平轴风力发电机因为其存在起动阻力矩大、需要偏航对风等问题,导致难以适用于低风速风电场。而传统垂直轴风力发电机由于采用机械轴承,存在较大机械摩擦,导致... 详细信息

我国低风速风能资源丰富,低风速风电将是未来风电重要发展方向之一。但现有水平轴风力发电机因为其存在起动阻力矩大、需要偏航对风等问题,导致难以适用于低风速风电场。而传统垂直轴风力发电机由于采用机械轴承,存在较大机械摩擦,导致起动阻力矩大,也不适应低风速风电场。相比之下,磁悬浮垂直轴风力发电机可通过悬浮力抵消风机旋转体重力,从而减小摩擦力,降低起动风速,因而可用于风速、风向多变的低风速风力场。为此,本课题组设计并研发了一种低风速磁悬浮垂直轴风力发电机组。本文基于此风力发电机组,对其悬浮系统进行控制研究。首先,阐述本课题磁悬浮垂直轴风力发电机的结构组成,其磁悬浮系统由盘式定子和衔铁转子等组成,盘式定子采用直流绕组加永磁体构成混合励磁系统。通过对磁悬浮系统进行力学与电磁学分析,建立混合励磁悬浮系统动态数学模型。在磁悬浮系统起浮阶段,为实现稳定起浮无超调,提出一种基于变参考轨迹的双闭环PID控制策略,并基于MATLAB/Simulink搭建仿真实验平台进行稳定性仿真实验。仿真结果表明,相对于固定参考轨迹的PID控制策略,变参考轨迹的控制策略能更加稳定的进行起浮阶段的控制。其次,为有效应对风速、风向的波动性、不确定性以及各种载荷给磁悬浮系统带来的时变、非线性干扰以及模型失配等问题,为增强系统对干扰的抑制作用,提高系统的鲁棒性,提出了一种基于BP神经网络的模型预测（NNMPC）控制策略。通过建立神经网络预测模型逼近强耦合、非线性的磁悬浮系统,且无需线性化处理,通过滚动优化得到系统未来有限时域的最优控制量。在此基础上,设计了NNMPC-PID双闭环悬浮控制器,对静止悬浮状态下的悬浮稳定控制进行仿真。仿真结果表明,所提控制策略能保证系统快速跟踪能力和稳定性,确保悬浮系统性能实时最优。第三,对风力发电机在旋转过程中磁悬浮系统衔铁转子中产生的涡流进行分析,并通过ANSYS软件仿真分析衔铁上涡流对磁悬浮系统的影响。在此基础上,对旋转状态下的悬浮稳定控制进行仿真。将所提NNMPC-PID控制策略与双环PID控制策略进行对比分析,验证了所提控制策略的有效性和优越性。最后,进行磁悬浮硬件实验平台的设计与搭建。对H桥悬浮变流器进行分析与研究,根据性能指标对其功率回路以及控制回路进行电路设计以及器件选型,搭建基于d SPACE控制的实验平台,设计实验方案并对算法进行实验验证。实验结果表明,本文提出的变参考轨迹的起浮控制方案可实现稳定悬浮无超调;所提基于NNMPC-PID的控制方案相较于双环PID控制方案抗干扰能力更强。

关键词：磁悬浮垂直轴风力发电机神经网络-模型预测控制磁悬浮控制变参考轨迹涡流悬浮变流器

平面并联机构与磁悬浮控制电主轴耦合系统的瞬态响应分析

同方学位论文库评论

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平面并联机构与磁悬浮控制电主轴耦合系统的瞬态响应分析

第三十届中国控制会议

作者：宋方臻宋波济南大学机械工程学院

基于平面并联杆件结构和磁悬浮控制电主轴耦合系统的动力学模型,分别在平面并联机床为刚性和弹性两种情况下,对脉冲、阶跃、斜坡、简谐激励等作用下主轴的瞬态响应进行了仿真分析,对平面并联机构与电主轴耦合系统的动态性能进行了系统... 详细信息

基于平面并联杆件结构和磁悬浮控制电主轴耦合系统的动力学模型,分别在平面并联机床为刚性和弹性两种情况下,对脉冲、阶跃、斜坡、简谐激励等作用下主轴的瞬态响应进行了仿真分析,对平面并联机构与电主轴耦合系统的动态性能进行了系统的评价。结果表明,在上述几种激励作用下,并联杆件产生的弹性变形导致主轴的振幅显著增大,主轴的运动范围也远大于刚性平面并联杆件时的情况。

关键词：并联机床平面并联机构磁悬浮控制电主轴耦合系统瞬态响应

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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单铁磁悬浮控制系统的动力学特性研究

电力机车与城轨车辆 2006年第3期29卷 17-19页

作者：佘龙华柳贵东国防科技大学磁悬浮技术工程研究中心湖南长沙410073

建立单铁悬浮控制系统的非线性闭环状态空间模型,研究该系统的动力学特性,推导了三个主要控制参数与系统动力学特性的基本约束关系,特别是对单铁磁悬浮系统的自激振动给出了严格的理论解释。文章所得到的结论与实验结果一致。

关键词：磁悬浮控制动力学自激振动

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基于区间二型模糊PID的磁悬浮控制

工业控制计算机 2021年第4期34卷 7-10页

作者：邓家朝何青孟岳杨帆卢正方长沙理工大学电气与信息工程学院湖南长沙410114

磁悬浮控制系统作为典型的非线性迟滞系统,在无法获取精确的控制模型的情况下传统PID控制的效果并不理想,而在使用一型模糊PID的时候,基于一型模糊隶属函数的属性,不可避免地出现定义差异,输出存在一定的静态误差。为此,引入区间二型模... 详细信息

磁悬浮控制系统作为典型的非线性迟滞系统,在无法获取精确的控制模型的情况下传统PID控制的效果并不理想,而在使用一型模糊PID的时候,基于一型模糊隶属函数的属性,不可避免地出现定义差异,输出存在一定的静态误差。为此,引入区间二型模糊并结合PID控制,把区间二型模糊作为外环位置环的控制器结合内环PI控制的电流内环的双闭环对磁悬浮系统进行控制,通过二型模糊中的时变论域的特性,在不同状态采取不同的控制方案,最后在仿真中得到了理想的控制效果。

关键词：磁悬浮控制区间二型模糊 PID 双闭环

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切比雪夫滤波器在磁悬浮控制系统中的应用

微电机 2017年第3期50卷 64-68,78页

作者：蒋森南京理工大学自动化学院南京210094

磁悬浮技术应用于控制飞轮转子具有很多优点,但是飞轮转子在高转速下的稳定性问题已经成为磁悬浮应用于转子支撑的关键问题。在分析磁悬浮轴承转子系统的组成及工作原理基础上,对比了几种滤波器在两种转子模态下的滤波效果,并与相关试... 详细信息

磁悬浮技术应用于控制飞轮转子具有很多优点,但是飞轮转子在高转速下的稳定性问题已经成为磁悬浮应用于转子支撑的关键问题。在分析磁悬浮轴承转子系统的组成及工作原理基础上,对比了几种滤波器在两种转子模态下的滤波效果,并与相关试验结果进行了验证。研究表明,切比雪夫滤波器能有效维持转子稳定旋转到规定转速,并完成规定的充放电试验。

关键词：飞轮转子切比雪夫滤波器磁悬浮控制