磁悬浮轴承是具有非线性的控制对象,对磁轴承系统进行建模存在参数与动态双重不确定性,使得采用PID控制等依赖于确定性模型的控制方法达不到理想的控制效果.基于特征模型的全系数自适应控制策略对于非线性的被控对象有较好的解决效果,且控制器设计简便,在实际工业应用已有较好的成效.本文进行了单自由度磁轴承模型分析,推导了递归最小二乘法辨识特征模型理论与基于特征模型的全系数自适应控制理论.最后将全系数自适应控制算法应用到磁轴承系统进行仿真和实验验证,结果表明该算法在磁轴承起浮响应与静态悬浮时的有效性和可靠性.

磁悬浮系统中残余不平衡量的存在会产生与转速平方成正比的不平衡扰动力,干扰力会使转子的悬浮精度变差,降低系统的稳定性.针对该问题,首先,以磁悬浮转子为研究对象对不平衡振动控制机理进行分析;其次,在控制系统中采用最小均方差自适应算法实现转子同频信号的消除,实现不平衡振动控制,并基于对数幅相频率特性稳定判据对系统整体控制结构进行稳定性分析;最后,基于磁悬浮轴承数学仿真模型和实验平台对方法进行验证,结果表明该方法能够有效滤除转子同频分量,消除同频控制电流,减小转子振动位移.

与传统机械轴承相比,刚度、阻尼可调节是磁悬浮轴承的一个主要特点与技术优势,在不改变轴承结构的前提下,磁悬浮轴承系统的响应主要取决于控制器的设计,即可通过在线改变磁悬浮轴承的刚度和阻尼,适应实际运行工况的瞬态响应,从而保证转子在受到扰动时悬浮稳定.为此,探究磁悬浮轴承刚度、阻尼的变化趋势对于磁悬浮系统来说至关重要.

半桥结构的磁悬浮轴承开关功率放大器需要两路相互隔离的控制电源,一路用于上桥臂开关管的驱动,一路用于下桥臂开关管的驱动,整个磁悬浮轴承系统中共有10个开关功率放大器,则需要11路相互隔离电源,这种方案电源数目众多,设计十分复杂,可靠性难以保证.本文提出了采用自举电路来实现功率放大器单一电源供电方案,并根据磁悬浮轴承系统的工作特点,分析了自举电路可靠充电的控制方法,给出了具体的实现方法和验证结果,结果表明可满足磁悬浮轴承稳定可靠运行的要求.

移相全桥ZVS变换器一直被广泛应用在中大功率场合.本文根据零电压移相全桥拓扑原理,设计了一款300 V/2 A的样机,研究并验证了方案设计的可行性,并着重分析了软开关的实现与占空比丢失.

本文介绍了一种适用于磁悬浮轴承的位移信号采集系统,采用DSP作为主控,对磁悬浮轴承的位移信号进行采样及滤波处理,设计了上位机与下位机之间的以太网通信电路,DSP通过网络通信发送数据给上位机进行数据显示及存储,实践结果表明,该系统具有实时性高、抗干扰能力强、传输距离远等特性.

Conventional magnetic bearing axial suspension control generally uses a single probe displacement sensor to detect the axial displacement in real time. In practical applications, the installation of the axial bearing is inclined due to some factors, and there is an error between the axial displacement detected and the actual value. In view of this situation, this paper simulates and analyzes the influence of axial error on the control system, and proposes a new axial displacement detection scheme to eliminate axial error. Finally, the feasibility of the scheme is verified by experiments.

A magnetic bearing control method, comprising the following: acquiring a suspension termination instruction for a magnetic bearing; and respectively applying a control current to one or more control coils of the magnetic bearing to subject a rotor to a vertically or slantedly upward electromagnetic force having a vertical component smaller than the gravity force on the rotor. The present invention also discloses a magnetic bearing control device comprising an acquisition unit of a suspension termination instruction and an application unit of a control current. The magnetic bearing control method and control device can decrease a dropping speed of a rotor compared to the condition of the rotor being subjected only to the gravity force, and have high control efficiency.