机械加工误差对主动磁悬浮轴承性能的影响

针对5自由度主动磁悬浮轴承,分析了每种误差类型对主动磁悬浮轴承工作状态的影响机理及特征;定量分析了机械加工误差、系统设计参数和径向磁悬浮轴承线圈干扰电流之间的关系。研究结果表明,机械加工误差会导致径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承相互耦合,增加系统控制难度;同时会导致径向磁悬浮轴承励磁线圈中附加干扰电流,降低径向磁悬浮轴承的有效载荷;通过分析径向磁悬浮轴承励磁线圈中的干扰电流的特征可以推断系统的误差形式,从而采取相应的措施进行改善。研究结果为更合理地确定主动磁悬浮轴承的设计参数、分析主动磁悬浮轴承系统的装配误差、提高主动磁悬浮轴承的性能提供了理论依据。     

5自由度主动磁悬浮轴承的积分滑模变结构控制

针对5自由度主动磁悬浮轴承系统,根据其输出解耦的状态方程,设计了一种多输入多输出积分滑模变结构控制算法。利用MATLAB/Simulink分别对常规PID控制和积分滑模变结构控制进行仿真和比较,结果表明,5自由度主动磁悬浮轴承系统的多输入多输出积分滑模变结构控制方法具有良好的动态性能和鲁棒性。     

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

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。     

垂直轴盘式电机磁浮轴承系统研究

针对永磁磁悬浮轴承的承载力、刚度过低等问题,对永磁磁悬浮轴承的结构单元构成、结构优化等方面进行了研究,设计了一种由径向三环磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承两个独立悬浮单元构成的,适用于垂直轴盘式电机的全悬浮永磁轴承系统。采用田口算法对上轴向磁环进行了多目标优化,通过结构对比、参数确定以及仿真优化,详细分析了径向磁悬浮轴承与轴向磁悬浮轴承的设计方案;并以磁环宽度w、磁环高度h及磁环间气隙g为优化变量,以承载力、刚度为优化目标,利用仿真建模验证了该方法的有效性。研究结果表明:设计的新型径向磁悬浮轴承刚度提高了2.4倍,优化后的轴向磁悬浮轴承承载力提高了175 N,轴向刚度提高了1.5倍;系统悬浮性能优良、结构紧凑、参数设计合理。     

恒流源偏置磁悬浮轴承系统的功耗试验

恒流源偏置磁悬浮轴承结合了永磁偏置磁悬浮轴承的低功耗性和传统主动磁悬浮轴承的磁场可控性。为了验证恒流源偏置磁悬浮轴承的低功耗性,首先研究了恒流源偏置磁悬浮轴承的工作原理和理论静态功耗,然后使用了结构和性能参数基本相同的恒流源偏置磁悬浮轴承和传统主动磁悬浮轴承,利用高精度功率分析仪测量了两种磁悬浮轴承试验系统的静态功耗,试验结果表明,恒流源偏置磁悬浮轴承系统比传统主动磁悬浮轴承系统节约了40%左右的静态功耗,与理论计算基本一致。     

磁悬浮系统模型的研究

以主动型磁悬浮轴承为研究对象,对磁悬浮轴承系统进行了详细的分析;介绍了磁悬浮轴承系统的工作原理。在此基础上建立了合理的线性化力学数学模型,为磁悬浮轴承的结构设计提出了理论基础;同时,讨论了磁悬浮轴承系统的电学模型,给出了两种控制方式(电流和电压)的系统数学模型。本文给磁悬浮轴承的结构设计和控制器设计都有很好的参考作用。     

永磁偏置混合磁悬浮轴承的研究

重点论述永磁混合型磁悬浮轴承的结构原理.讨论了混合磁悬浮轴承结构及参数设计,提出永磁偏置混合磁悬浮轴承的设计方案.有限元分析结果表明,永磁偏置混合磁悬浮轴承的架构方案是可行的,混合磁路的计算是确切的.     

高温磁悬浮轴承定子电磁线圈封装技术研究

高温电磁线圈是高温磁悬浮轴承系统的关键元件,为了延长高温电磁线圈的可靠性及使用寿命,提高磁悬浮轴承系统的性能,需要对高温电磁线圈进行封装。主要介绍了高温磁悬浮轴承系统,设计了高温磁悬浮轴承定子线圈的封装结构以及线圈陶瓷骨架结构,探讨了电磁线圈的封装材料及线圈封装工艺。     

主轴磁悬浮轴承的设计

以机床主轴磁悬浮轴承为研究对象，将磁悬浮轴承与液体悬浮轴承、气体悬浮轴承进行比较。并系统的设计出支撑机床主轴磁悬浮轴承的主要技术参数，对机床主轴有源型8极锥形磁悬浮轴承的设计过程进行了详细计算。     

磁悬浮轴承-柔性转子系统的结构设计

简述了磁悬浮轴承柔性转子的发展进程,分析磁悬浮轴承-柔性转子系统的结构及工作原理,从理论上把转轴设计成细长的柔性转子,并从结构上设计了一台磁悬浮轴承-柔性转子系统试验装置。     

交流异步电机神经元变结构PID速度控制器设计

为了提高异步电动机调速系统的动态品质,提出了一种基于神经元变结构PID控制的速度控制器。该控制策略用一个神经元控制器实现变结构PID控制的同时,用另一个神经元控制器实时调整变结构PID控制器的参数。仿真结果表明,与传统PID调节器相比,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。     

Control of melt pool temperature and deposition height during direct metal deposition process

This paper presents a hybrid control system that is able to improve dimensional accuracy of geometrically complex parts manufactured by direct metal deposition process. The melt pool height is monitored by three high-speed charged couple device cameras in a triangulation setup. The melt pool temperature is monitored by a dual-color pyrometer. A two-input single-output hybrid control system including a master height controller and a slave temperature controller is used to control both height growth and melt pool temperature at each deposition layer. The height controller is a rule-based controller and the temperature controller uses a generalized predictive control algorithm with input constraints. When the melt pool height is above a prescribed layer thickness, the master height controller blocks control actions from the temperature controller and decreases laser power to avoid over-building. When the melt pool height is below the prescribed layer thickness, the temperature controller bypasses the height controller and dynamically adjusts laser power to control the melt pool temperature. This hybrid controller is able to achieve stable layer growth by avoiding both over-building and under-building through heat input control. A complex 3-D turbine blade with improved geometrical accuracy is demonstrated using the hybrid control system.     

一种模糊PID控制器在BLDCM系统中的应用

直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor,BLDCM)控制是电机控制中的重要问题之一,将一种模糊PID控制器用于直流无刷电机BLDCM控制,PD型模糊控制器的输出信号作为模糊PID控制器积分环节的输入信号,利用模糊PID控制器能够自适应地调节PID控制参数的性能,实现对BLDCM控制系统运行控制。仿真实验结果表明,与一般PID控制器相比,模糊PID控制器控制下的BLDCM电磁转矩输出脉动幅值较小,转矩信号变化稳定,系统输出电流波动频率降低。     

多轴运动控制器的设计

本文提出了一套基于DSP内核的运动控制器的设计方案。该运动控制器是步进电机的下位控制单元，它与PC机构成主从式控制结构，之间通过USB总线进行连接。PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面工作，运动控制器完成运动控制的所有细节。     

快速刀具伺服分数阶PID控制仿真的研究

利用分数阶PID控制,提出了一种新的快速刀具伺服(FTS)跟踪控制方法,以改善FTS的控制性能。根据差分进化算法,讨论了分数阶PID控制器的参数整定;通过数值仿真,考察了该方法的可行性和有效性。针对FTS的轨迹跟踪,根据响应时间、跟踪精度等指标,详细比较了分数阶PID控制与传统PID控制的性能。仿真结果表明,分数阶PID控制器的阶跃响应时间约为5×10-7s,是PID控制响应时间的42%,对频率为1 kHz,幅值为1μm的正弦信号的跟踪误差约为6 nm,是PID跟踪误差的50%,验证了基于分数阶PID控制器实现FTS轨迹跟踪控制的可行性和优越性。     

模糊自适应整定PID控制及其仿真研究

针对传统PID控制器存在的问题，设计了一种模糊自适应整定PID控制器，利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定，进一步完善了PID控制器的性能，提高了系统的控制精度。仿真结果表明，该控制器明显地改善了控制系统的动态性能，便于工程应用。     

Integral backstepping sliding mode control for underactuated systems: Swing-up and stabilization of the Cart–Pendulum System

In this paper an integral backstepping sliding mode controller is proposed for controlling underactuated systems. A feedback control law is designed based on backstepping algorithm and a sliding surface is introduced in the final stage of the algorithm. The backstepping algorithm makes the controller immune to matched and mismatched uncertainties and the sliding mode control provides robustness. The proposed controller ensures asymptotic stability. The effectiveness of the proposed controller is compared against a coupled sliding mode controller for swing-up and stabilization of the Cart–Pendulum System. Simulation results show that the proposed integral backstepping sliding mode controller is able to reject both matched and mismatched uncertainties with a chattering free control law, while utilizing less control effort than the sliding mode controller.     

模糊PID控制器的设计

本文着重对基本模糊控制器、模糊PID控制器的设计和在仿真软件MATLAB中的具体实现方法作了比较详尽的论述，在仿真软件MATLAB中完成对基本模糊控制器和模糊PID控制设计工作，并对相应的控制系统进行仿真，对时间常数对控制系统的控制效果的影响作了演示，得到其响应曲线，并与PID控制方法进行比较，从而得出模糊PID控制器对系统进行控制优于一般模糊控制器控制方法。     

一类切换模糊PID控制器设计及其仿真

提出了一类高动态性能切换模糊PID控制器设计方法.通过对传统PID控制中比例控制和微分控制作用的分析,结合模糊PID控制器鲁棒性能和自适应性好的优点,设计了一类新的模糊控制器.由于该类控制器先后经历比例控制,微分控制和模糊PID控制的切换,使被控系统不仅具有一般模糊PID控制器的所具有的良好的鲁棒性能和自适应性,而且与一般模糊控制器相比具有更小的超调量和调节时间,是一类动态性能良好的控制器.最后将该控制器应用于一伺服系统进行仿真对比,并给出了Simulink仿真框图.仿真结果说明了该控制器的优越性.     

基于CAN总线分布式机械臂控制系统设计

介绍了基于CAN总线的分布式煤矿开采机械臂控制系统的体系结构。主控制器接收操作者控制信息,控制六个关节控制器实现运动任务。主控制器与关节控制器间实现CAN实时通讯,关节控制器通过控制LM629实现直流电机PID伺服控制。在主控制器摩托罗拉单片机上移植μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统,调配管理各任务模块;各关节控制器完成对关节电机的PID伺服控制并监测反馈错误信息。且文中给出了主控制器和关节控制器的软件设计体系和流程图。最后实验证明取得了良好的效果。