基于线性自抗扰控制的磁悬浮轴承控制策略
2020-10-21关海爽张建民蒙彦宇
北华大学学报(自然科学版) 2020年5期
关海爽,张建民,蒙彦宇
(1.北华大学电气与信息工程学院,吉林 吉林 132021;2.北华大学土木与交通学院,吉林 吉林 132013)
主动磁悬浮轴承(Active Magnetic Bearing,简称磁轴承或AMB)的控制问题是涉及众多学科的跨学科问题[1-4].与传统轴承相比,磁悬浮轴承有很多显著优点.比如,它是非接触式的,不会产生摩擦,因而具有较高的速度和精度.如果使用时间过长,传统轴承可能磨损严重,必须经常更换,虽然可以通过油润滑轴承来延长使用寿命,但长时间工作容易出现漏油的情况,给设备及其周围环境造成不良影响,而磁悬浮轴承不存在这个问题,从某种意义上甚至可以认为它是一种新型环保产品.
目前,有很多关于磁悬浮轴承控制策略的研究,涉及传统控制、现代控制,以及各种先进智能控制算法[5-9].中国科学院韩京清等在20世纪末针对控制领域普遍存在抗扰问题的实际需求,通过计算机仿真方式寻求并提出“所有的控制问题本质上是抗扰问题”的思想,创造性地提出了自抗扰控制器.自抗扰控制器由跟踪微分器(Tracking Differentiator,TD)、扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)和非线性状态误差反馈控制律(Nonlinear State Error Feedback Control Law,NLSEF)3部分组成[10-11],但该自抗扰控制器待整定参数过多,参数整定程序也非常复杂,不便于工程应用.文献[12-14]以线性控制律的形式提出线性自抗扰控制器,该方法的基本思想是将所有内部动态特征和外部扰动同时看作扰动,通过设计扩张状态观测器估计扰动,并通过设计的线性PD控制律对扰动进行实时补偿.线性自……
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