基于场路耦合的磁悬浮永磁直线电动机控制系统

为了解决数控机床进给系统的摩擦问题,采用一种磁悬浮永磁直线电动机来实现无摩擦进给.建立磁悬浮永磁直线电动机的电压、磁链、推力和运动的数学模型及控制系统的场路耦合仿真模型,运用Ansoft软件中的Maxwell和Simplorer对磁悬浮永磁直线电动机控制系统进行场路耦合的联合仿真,并研究磁悬浮永磁直线电动机加速、刹车与反向运行过程.仿真结果表明,该磁悬浮永磁直线电动机控制系统具有良好的跟踪和抗扰性能,为深入研究整个系统的相互耦合以及搭建实验平台提供了依据.     

磁悬浮微进给机构的PID控制

利用磁悬浮技术实现了微进给机构的运动部件与运行导轨之间的无接触支撑,消除了摩擦与磨损,克服了摩擦产生的金属粉尘污染问题,采用主动可控电磁阻尼系统,控制线圈的电流即可控制系统的阻尼,可根据实际应用场合,确定采用恒定阻尼还是时变阻尼．对磁悬浮微进给机构实施PID控制,并进行了仿真试验．结果表明：当阻尼恒定不变时,应使C2=0．5～1．0,机构的位移控制超调量≤0．933％,绝对稳态误差值≤1．77～2．30μm;当采用时变阻尼系统时,位移控制超调量≤3．617％,绝对稳态误差值≤O．033μm,运动控制达到纳米级准确度。     

静力压桩机调平系统的建模与控制

针对静力压桩机电液比例调平系统建立了分析调平控制方法精确的动力学模型,并对两种调平方法的效率、稳定性以及调平精度进行了分析．该模型将桩机平台等效为刚体,考虑平台3个自由度运动和调平控制系统的耦合,利用运动方向的相关参数对系统进行解耦,确立了调平系统的控制方程．分别采用绕最高点调平和方向解耦调平两种方法,结合调平系统的控制方程,对该系统的调平特性进行了分析．结果表明,系统采用方向解耦调平比绕最高点齐动调平的精度高一倍,稳定性也大大提高．     

感应式磁悬浮球形主动关节的模糊神经网络控制研究

磁悬浮球形主动关节机械集成度高,在控制和轨迹规划方面占有优势.文章提出基于模糊神经网络控制的感应式磁悬浮球形主动关节系统,建立了三维电机电磁功率平衡关系的电磁转矩和电磁悬浮力模型;基于模糊神经网络逆系统对电机进行多变量耦合关系解耦控制,建立关节系统的ANFIS模型,并对关节控制系统进行了系统仿真分析和实验研究.     

磁悬浮轴承悬浮能力及控制系统分析研究

磁悬浮轴承以无摩擦、高转速、高精度、无需润滑等优点,成为高速或超高速回转机构中轴承发展的方向之一。本文依据电磁感应理论和自动控制原理,自行设计和研制出的五维控制磁悬浮轴承装置及其控制系统,在实验室成功进行了多次长时间悬浮旋转。并在其静态磁悬浮特性和动态磁悬浮特性试验的基础上,重点对磁悬浮轴承的悬浮能力和闭环控制系统进行了分析研究,结果表明,该磁悬浮轴承及其闭环控制系统能成功把9kg重的轴悬浮在空中高速旋转,为实际应用提供了理论基础和实践依据。     

磁悬浮轴承悬浮能力及控制系统分析研究

磁悬浮轴承以无摩擦、高转速、高精度、无需润滑等优点,成为高速或超高速回转机构中轴承发展的方向之一。本文依据电磁感应理论和自动控制原理,自行设计和研制出的五维控制磁悬浮轴承装置及其控制系统,在实验室成功进行了多次长时间悬浮旋转。并在其静态磁悬浮特性和动态磁悬浮特性试验的基础上,重点对磁悬浮轴承的悬浮能力和闭环控制系统进行了分析研究,结果表明,该磁悬浮轴承及其闭环控制系统能成功把9kg重的轴悬浮在空中高速旋转,为实际应用提供了理论基础和实践依据。     

纺机卷绕机构的伺服控制系统

分析了卷绕机构的运动要求，并介绍了使用伺服控制的卷绕系统的机械构成和控制系统的构成。纺机卷绕机构使用伺服控制系统可实现高速，高质，大卷装，是今后的一个重要发展方向。     

直线驱动磁悬浮进给机构设计

采用直线同步电机对悬浮的平台进给机构提供驱动力,实现了进给机构在水平和垂直两方向的无接触支撑和导向。对磁悬浮力和直线电机推力进行了分析计算。     

纺机卷绕机构的伺服控制系统

分析了卷绕机构的运动要求，并介绍了使用伺服控制的卷绕系统的机械构成和控制系统的构成，纺机卷绕机构使用伺服控制系统可实现高速，高质，大卷装，是今后的一个重要发展方向。     

液压切割机进给速度控制的电液比例液压系统设计

针对液压切割机在进行管道、钢板等切割作业时进给运动的特点,设计了进给速度液压控制系统,阐述了其工作原理.依据流体传动控制原理建立了进给马达电液比例闭环控制系统的数学模型,推导了系统传递函数,并进行了响应仿真分析.为了克服系统响应速度慢、跟踪性能差的缺点,引入了PID校正环节,确定了PID参数,提高了响应速度、改善了系统稳定、稳态误差及跟踪性等性能,得到了比较满意的控制效果.工程实践表明,此电液比例液压系统能够满足工程的实际需要.     

磁悬浮系统机械耦合的研究

分析了磁悬浮系统的机械耦合问题，给出了磁悬浮系统在三维空间的机械耦合的计算方法，讨论了各参数对机械耦合的影响。在此基础上探讨了磁悬浮系统中传感器直接测量方式和差动测量方式对机械耦合的影响以及软件计算方法。     

A practical nonlinear controller for levitation system with magnetic flux feedback

This work proposes a practical nonlinear controller for the MIMO levitation system. Firstly, the mathematical model of levitation modules is developed and the advantages of the control scheme with magnetic flux feedback are analyzed when compared with the current feedback. Then, a backstepping controller with magnetic flux feedback based on the mathematical model of levitation module is developed. To obtain magnetic flux signals for full-size maglev system, a physical method with induction coils installed to winding of the electromagnet is developed. Furthermore, to avoid its hardware addition, a novel conception of virtual magnetic flux feedback is proposed. To demonstrate the feasibility of the proposed controller, the nonlinear dynamic model of full-size maglev train with quintessential details is developed. Based on the nonlinear model, the numerical comparisons and related experimental validations are carried out. Finally, results illustrating closed-loop performance are provided.     

Levitation mechanism modelling for maglev transportation system

A novel maglev transportation system was proposed for large travel range ultra precision motion. The system consists of a levitation subsystem and a propulsion subsystem. During the propulsion subsystem driving the moving platform along the guideway, the levitation subsystem uses six pairs of electromagnets to steadily suspend the moving platform over the guideway. The model of the levitation system, which is a typical nonlinear multi-input multi-output coupling system and has many inner nonlinear coupling characteristics, was deduced. For testifying the model, the levitation mechanism was firstly controlled by proportional-integral-differential (PID) control, and then a lot of input-output data were collected for model parameter identification. The least-square parameter identification method was used. The identification results prove that the model is feasible and suitable for the real system.     

中低速磁浮列车过轨缝的间隙信号处理算法及实现

悬浮传感器间隙信号的正确处理是实现磁浮列车稳定悬浮控制的重要基础,若磁浮列车在过轨缝时的间隙信号处理不当会带来阶跃干扰,易使悬浮控制出现过度调节,影响悬浮系统的稳定性,甚至导致磁浮列车发生振动或砸轨。现实中磁浮列车也确实易在过轨缝时发生振动或砸轨现象,因此,为解决这一实际问题,结合实验线和某磁浮运行线磁浮列车过轨缝的间隙信号数据特点,提出一种新的磁浮列车过轨缝的间隙信号处理算法。该算法通过提取磁浮列车过轨缝时的实验和运行数据的间隙信号特点,区分开理想轨缝和轨道台阶,并设计了一种间隙补偿方法。仿真结果表明,所提算法可有效处理轨道台阶带来的信号干扰,提升悬浮控制系统的稳定性。     

轮控小型月球探测器姿态稳定的非线性预测控制

针对月球探测器飞行任务要求,推导三轴姿态稳定非线性预测控制器,以抑制反作用轮低速摩擦等对姿态的扰动,满足月球探测器高精度姿态稳定控制精度和稳定度的要求．仿真结果表明该控制器控制精度高,能有效抑制飞轮低速摩擦等对姿态的扰动．     

超导陀螺转子的磁悬浮特性分析

超导陀螺是利用低温超导体的Mdssner效应实现转子悬浮的一种精度高、能耗少的惯性器件．为研究超导陀螺转子的磁悬浮特性,文章介绍了超导陀螺的转子超导磁悬浮结构及悬浮原理,分析了转子间隙内磁通与间隙间的关系,推导出了由8个结构完全相同的超导线圈形成的球形腔内转子的磁悬浮力及磁悬浮支承刚度的定量计算公式,指出磁悬浮力的大小与间隙内磁通量的平方成正比,与间隙量的平方成反比,磁悬浮支承刚度则与间隙内磁通量的平方成正比,但与间隙量的立方成反比．根据转子受力建立了转子的二阶无阻尼偏移模型从而为转子的偏移控制奠定了基础．文章最后对实现陀螺转子的超导支承做了探讨,对影响磁悬浮力和磁悬浮刚度的因素进行了分析并提出了相应的解决方案。     

具备偏航能力的独轮机器人

针对现有文献对基于独轮机器人的动力学方程得到的状态空间方程有较多不足,其为了简化计算忽略了很多耦合因素的影响,导致系统不可控的问题,在深入分析独轮机器人动力学方程的基础上得到了其状态空间方程,并对各耦合项系数进行修正,确保了系统的可控性.通过设计LQR控制器实现了对独轮机器人的自平衡及偏航控制,并通过仿真和物理实验进行验证,设计了抗干扰实验.结果表明:所得出的状态空间方程是正确的.     

层叠绕组式磁悬浮永磁直流平面电机PID控制系统研究

提出了一种层叠绕组式五自由度磁悬浮永磁直流平面电机的构想,针对该磁悬浮平面电机中的磁悬浮系统进行了控制系统设计。在对悬浮系统三维有限元分析的基础上利用参数辨识法构建了磁悬浮系统非线性模型;并利用微分几何方法,对磁悬浮模型进行完全精确反馈线性化,设计了PID控制器,并进行了样机控制实验。磁悬浮永磁直流平面电机悬浮高度的控制仿真和实验结果吻合度良好,系统稳态误差在1μm以内并具有优良的跟踪性能。     

磁悬浮系统的积分变结构控制

针对磁悬浮系统的非线性特性,提出一种积分变结构控制方法.搭建了磁悬浮系统的非线性数学模型,采用变结构理论设计控制器,切换函数选取时引入积分环节,并用光滑连续的饱和函数取代符号函数,减小系统的稳态误差.仿真结果验证,积分变结构控制可以有效消除抖振,当外界扰动作用时,系统具有较好的平稳性和鲁棒性.     

Active suspension with optimal control based on a full vehicle model

The 7-DOF model of a full vehicle with an active suspension is developed in this paper. The model is written into the state equation style. Actuator forces are treated as inputs in the state equations. Based on the basic optimal control theory, the optimal gains for the control system are figured out. So an optimal controller is developed and implemented using Matlab/Simulink, where the Riccati equation with coupling terms is deduced using the Hamilton equation. The all state feedback is chosen for the controller. The gains for all vehicle variables are traded off so that majority of indexes were up to optimal. The active suspension with optimal control is simulated in frequency domain and time domain separately, and compared with a passive suspension. Throughout all the simulation results, the optimal controller developed in this paper works well in the majority of instances. In all, the comfort and ride performance of the vehicle are improved under the active suspension with optimal control.