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双径向洛伦兹力磁轴承动力学及解耦控制方法
1
作者
李宗育
王卫杰
+3 位作者
王丽芬
任元
樊亚洪
李磊
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025年第5期1770-1780,共11页
为实现高精度磁浮转台的快速响应和振动抑制,针对洛伦兹力磁悬浮万向稳定平台的高精度解耦控制问题,首先阐明径向洛伦兹力磁轴承(RLFMB)工作原理,基于等效磁路法对单个径向洛伦兹力磁轴承进行动力学建模,构建转子四自由度平转运动动力...
为实现高精度磁浮转台的快速响应和振动抑制,针对洛伦兹力磁悬浮万向稳定平台的高精度解耦控制问题,首先阐明径向洛伦兹力磁轴承(RLFMB)工作原理,基于等效磁路法对单个径向洛伦兹力磁轴承进行动力学建模,构建转子四自由度平转运动动力学模型。设计一种基于内模结构的解耦控制器,通过补灵敏度函数Bode图验证内模控制器强鲁棒的特点。仿真算例结果表明,跟踪性能上,偏转、平动的响应时间分别较PID控制方法降低59.3%和28.2%;抗扰性能上,偏转、平动干扰残余量较PID控制方法降低38.8%和86.2%,此方法可应用于平台对载荷系统的高精、高稳、高动态指向控制。
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关键词
洛伦兹力磁悬浮万向稳定平台
径向洛伦兹力磁轴承
解耦控制
补灵敏度函数
内模控制
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职称材料
基于KF-LESO-PID洛伦兹惯性稳定平台控制
被引量：
1
2
作者
熊颖
刘强
+2 位作者
任元
樊亚洪
孙津济
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1072-1081,共10页
为克服现有惯性稳定平台使用机械轴承干扰量大,使用气/液浮轴承难度高,使用磁阻力磁轴承线性度差的缺点,提出一种基于洛伦兹力偏转磁轴承的新型洛伦兹惯性稳定平台(LISP)。为克服耦合效应和承载摩擦谐振干扰对平台偏转通道高频姿态补偿...
为克服现有惯性稳定平台使用机械轴承干扰量大,使用气/液浮轴承难度高,使用磁阻力磁轴承线性度差的缺点,提出一种基于洛伦兹力偏转磁轴承的新型洛伦兹惯性稳定平台(LISP)。为克服耦合效应和承载摩擦谐振干扰对平台偏转通道高频姿态补偿控制的影响,提出一种基于LESO-PID结合卡尔曼滤波(KF)反馈的数字控制方案。根据洛伦兹力磁轴承(LFMB)支承偏转系统结构特点,建立了LISP转子偏转动力学模型;利用模型分析径向两自由度偏转特性,提出在PID控制器的基础上,引入线性扩张状态观测器(LESO)和卡尔曼滤波反馈以抑制摩擦谐振干扰及耦合效应;搭建了以DSP和FPGA为核心的数字控制系统,并以离散形式将控制方法进行数字化实现。采用对数频率特性判据和Nichols曲线对所提控制方法的稳定性进行分析,通过仿真比较引入LESO-KF前后转子偏转通道的稳定性。实验结果表明:PID控制条件下在高频时失真,引入LESO-KF后明显降低噪声及干扰,同时还可对系统内部状态参数进行实时观测。实验结果验证了所提控制方法对摩擦谐振干扰及耦合效应的抑制作用。
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关键词
洛伦兹惯性稳定平台(LISP)
洛伦兹力磁轴承(LFMB)
LESO-PID控制
卡尔曼滤波(KF)反馈
稳定控制
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职称材料
新型洛伦兹惯性稳定平台控制器设计与实现
被引量：
1
3
作者
熊颖
刘强
+1 位作者
李衡
张嘉伟
《火力与指挥控制》
CSCD
北大核心
2022年第1期140-144,共5页
针对现有惯性稳定平台(Inertially Stabilized Platform,ISP)使用机械轴承干扰量大,使用气/液浮轴承难度高,使用纯电磁磁轴承线性度差的缺点,提出了一种基于混合轴承的混合式稳定平台-洛伦兹稳定平台,介绍了洛伦兹力磁轴承结构和平台工...
针对现有惯性稳定平台(Inertially Stabilized Platform,ISP)使用机械轴承干扰量大,使用气/液浮轴承难度高,使用纯电磁磁轴承线性度差的缺点,提出了一种基于混合轴承的混合式稳定平台-洛伦兹稳定平台,介绍了洛伦兹力磁轴承结构和平台工作原理,建立了系统的动力学模型,构建了以偏转角度和线圈电流为状态变量的系统状态方程,针对该稳定平台设计PID和LQR两种控制器,分别通过遗传算法、最优控制法整定控制参数,仿真结果表明两种控制器均可实现平台稳定跟踪,PID控制具有响应快速但超调明显的特点,而LQR控制则响应迟滞,利用PID控制通过半物理实验初步验证平台力矩输出和跟踪功能。
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关键词
新型洛伦兹稳定平台
洛伦兹力磁轴承
PID控制
遗传算法
LQR控制
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职称材料
题名
双径向洛伦兹力磁轴承动力学及解耦控制方法
1
作者
李宗育
王卫杰
王丽芬
任元
樊亚洪
李磊
机构
航天工程大学研究生院
航天工程大学宇航科学与技术系
北京控制工程研究所
出处
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025年第5期1770-1780,共11页
基金
国家自然科学基金(52075545)。
文摘
为实现高精度磁浮转台的快速响应和振动抑制,针对洛伦兹力磁悬浮万向稳定平台的高精度解耦控制问题,首先阐明径向洛伦兹力磁轴承(RLFMB)工作原理,基于等效磁路法对单个径向洛伦兹力磁轴承进行动力学建模,构建转子四自由度平转运动动力学模型。设计一种基于内模结构的解耦控制器,通过补灵敏度函数Bode图验证内模控制器强鲁棒的特点。仿真算例结果表明,跟踪性能上,偏转、平动的响应时间分别较PID控制方法降低59.3%和28.2%;抗扰性能上,偏转、平动干扰残余量较PID控制方法降低38.8%和86.2%,此方法可应用于平台对载荷系统的高精、高稳、高动态指向控制。
关键词
洛伦兹力磁悬浮万向稳定平台
径向洛伦兹力磁轴承
解耦控制
补灵敏度函数
内模控制
Keywords
lorentz force magnetic levitation omnidirectional stable platform
radial
lorentz
force
magnetic
bearing
decoupling control
complementary sensitivity function
internal model control
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
基于KF-LESO-PID洛伦兹惯性稳定平台控制
被引量：
1
2
作者
熊颖
刘强
任元
樊亚洪
孙津济
机构
北京石油化工学院精密电磁装备与先进测量技术研究所
航天工程大学宇航科学与技术系
北京控制工程研究所空间智能控制技术重点实验室
北京航空航天大学惯性技术重点实验室
出处
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1072-1081,共10页
基金
北京市自然科学基金(3212004)
北京市青年拔尖人才培育计划(2017000026833ZK22)
“十三五”时期北京市属高校高水平教师队伍建设支持计划(CIT&TCD201804034)。
文摘
为克服现有惯性稳定平台使用机械轴承干扰量大,使用气/液浮轴承难度高,使用磁阻力磁轴承线性度差的缺点,提出一种基于洛伦兹力偏转磁轴承的新型洛伦兹惯性稳定平台(LISP)。为克服耦合效应和承载摩擦谐振干扰对平台偏转通道高频姿态补偿控制的影响,提出一种基于LESO-PID结合卡尔曼滤波(KF)反馈的数字控制方案。根据洛伦兹力磁轴承(LFMB)支承偏转系统结构特点,建立了LISP转子偏转动力学模型;利用模型分析径向两自由度偏转特性,提出在PID控制器的基础上,引入线性扩张状态观测器(LESO)和卡尔曼滤波反馈以抑制摩擦谐振干扰及耦合效应;搭建了以DSP和FPGA为核心的数字控制系统,并以离散形式将控制方法进行数字化实现。采用对数频率特性判据和Nichols曲线对所提控制方法的稳定性进行分析,通过仿真比较引入LESO-KF前后转子偏转通道的稳定性。实验结果表明:PID控制条件下在高频时失真,引入LESO-KF后明显降低噪声及干扰,同时还可对系统内部状态参数进行实时观测。实验结果验证了所提控制方法对摩擦谐振干扰及耦合效应的抑制作用。
关键词
洛伦兹惯性稳定平台(LISP)
洛伦兹力磁轴承(LFMB)
LESO-PID控制
卡尔曼滤波(KF)反馈
稳定控制
Keywords
lorentz
inertial stability
platform
(LISP)
lorentz
force
magnetic
bearing(LFMB)
LESO-PID control
Kalman filter(KF)feedback
stable
control
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
新型洛伦兹惯性稳定平台控制器设计与实现
被引量：
1
3
作者
熊颖
刘强
李衡
张嘉伟
机构
北京石油化工学院精密电磁装备与先进测量技术研究所
出处
《火力与指挥控制》
CSCD
北大核心
2022年第1期140-144,共5页
基金
北京市青年拔尖人才培养基金(2017000026833ZK22)
“十三五”时期北京市属高校高水平教师队伍建设支持计划基金资助项目(CIT&TCD201804034)
文摘
针对现有惯性稳定平台(Inertially Stabilized Platform,ISP)使用机械轴承干扰量大,使用气/液浮轴承难度高,使用纯电磁磁轴承线性度差的缺点,提出了一种基于混合轴承的混合式稳定平台-洛伦兹稳定平台,介绍了洛伦兹力磁轴承结构和平台工作原理,建立了系统的动力学模型,构建了以偏转角度和线圈电流为状态变量的系统状态方程,针对该稳定平台设计PID和LQR两种控制器,分别通过遗传算法、最优控制法整定控制参数,仿真结果表明两种控制器均可实现平台稳定跟踪,PID控制具有响应快速但超调明显的特点,而LQR控制则响应迟滞,利用PID控制通过半物理实验初步验证平台力矩输出和跟踪功能。
关键词
新型洛伦兹稳定平台
洛伦兹力磁轴承
PID控制
遗传算法
LQR控制
Keywords
novel
lorentz
inertially
stable
platform
lorentz
force
magnetic
bearing
PID control
gentic algorithm
LQR control
分类号
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
双径向洛伦兹力磁轴承动力学及解耦控制方法
李宗育
王卫杰
王丽芬
任元
樊亚洪
李磊
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
基于KF-LESO-PID洛伦兹惯性稳定平台控制
熊颖
刘强
任元
樊亚洪
孙津济
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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下载PDF
职称材料
3
新型洛伦兹惯性稳定平台控制器设计与实现
熊颖
刘强
李衡
张嘉伟
《火力与指挥控制》
CSCD
北大核心
2022
1
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