基于模型信息级联全阶-降阶状态观测器的磁悬浮系统控制策略

1

作者 刘鹏 钟志贤 +2 位作者 黄飞 李有兵 祝振宁 《轴承》 北大核心 2025年第8期93-101,共9页

针对单自由度磁悬浮系统难以建立精确的数学模型以及传统控制器对系统外部扰动抑制不足的问题,提出了一种基于模型信息级联全阶-降阶状态观测器的控制策略。由磁悬浮系统的传递函数得到其状态方程,将提取的系统部分模型信息引入级联全阶... 针对单自由度磁悬浮系统难以建立精确的数学模型以及传统控制器对系统外部扰动抑制不足的问题,提出了一种基于模型信息级联全阶-降阶状态观测器的控制策略。由磁悬浮系统的传递函数得到其状态方程,将提取的系统部分模型信息引入级联全阶-降阶状态观测器,采用滑模控制替换传统的线性状态误差反馈控制律,得到模型信息级联全阶-降阶状态观测器的滑模控制器,通过李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的稳定性,并与比例积分微分控制和线性自抗扰控制进行对比,仿真和试验结果表明模型信息级联全阶-降阶状态观测器的控制策略提高了观测器对扰动的估计能力和对控制器的补偿效果,具有优良的动态响应性能和鲁棒性。 展开更多

关键词 滑动轴承 磁力轴承 状态观测器 李雅普诺夫函数 鲁棒性 仿真 试验

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基于ACON激活函数和卷积神经网络的滚动轴承故障诊断

2

作者 常志远 刘昌奎 +1 位作者 李志农 周世健 《轴承》 北大核心 2024年第8期53-58,67,共7页

针对滚动轴承故障诊断任务的泛化问题,提出一种基于ACON激活函数和卷积神经网络(CNN)的故障诊断方法(ACON-CNN模型)。构造一种自适应激活因子,利用ACON激活函数的自适应激活特性增强整个卷积神经网络的自适应特征能力;同时构造一种基于... 针对滚动轴承故障诊断任务的泛化问题,提出一种基于ACON激活函数和卷积神经网络(CNN)的故障诊断方法(ACON-CNN模型)。构造一种自适应激活因子,利用ACON激活函数的自适应激活特性增强整个卷积神经网络的自适应特征能力;同时构造一种基于稀疏结构的神经元簇,增加诊断模型的稳定性。对CWRU轴承数据集以及航空轴承数据集的试验结果表明:针对同一轴承不同采集端故障数据的训练与识别中,ACON-CNN模型具有比原始CNN,FFT-CNN,LSTM-CNN更好的识别效率和鲁棒性;在不同轴承样本数据集的迁移学习中,ACON激活函数和稀疏神经元簇的综合作用也使ACON-CNN模型获得了更好的泛化性能和识别效果。 展开更多

关键词 滚动轴承 故障诊断 卷积神经网络 激活函数 深度学习 迁移学习

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基于磁通量计算的混合型轴向–径向磁悬浮轴承参数设计 被引量：10

3

作者 梅磊 邓智泉 +2 位作者 赵旭升 王晓刚 王晓琳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第24期115-121,共7页

混合型轴向–径向磁悬浮轴承集轴向磁悬浮轴承与径向磁悬浮轴承于一体,应用于磁悬浮系统可降低系统功耗,减小体积与重量,但其结构及内部磁场分布复杂,参数设计的难度较大。该文提出一种基于磁通量计算的参数设计方法,计算出要达到设计... 混合型轴向–径向磁悬浮轴承集轴向磁悬浮轴承与径向磁悬浮轴承于一体,应用于磁悬浮系统可降低系统功耗,减小体积与重量,但其结构及内部磁场分布复杂,参数设计的难度较大。该文提出一种基于磁通量计算的参数设计方法,计算出要达到设计承载力所需的偏置磁场与控制磁场的磁通量,建立起软磁材料内部磁场磁通密度与软磁材料结构参数之间的函数关系,从而计算出软磁材料的结构参数值,使其内部磁场磁通密度不超过其磁化曲线线性区间。利用有限元仿真验证了该设计方法的合理性与正确性。给出了转速为20000r/min时转轴的轴向与径向位移及磁悬浮轴承控制电流的波形。实验结果表明,基于所提方法设计出的混合型轴向–径向磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性。 展开更多

关键词 混合型磁悬浮轴承 轴向-径向磁悬浮轴承 参数设计 函数关系 有限元仿真

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高性能多阶有源带通滤波器设计 被引量：28

4

作者 姚福安 徐衍亮 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2005年第2期20-25,共6页

本文讲述了高阶有源带通滤波器的组成原理 ,对正反馈二阶带通滤波器和多阶谐振型带通滤波器作了全面的分析 ;提出了设计多阶谐振型带通滤波器的方法 ,并成功的设计出一款高性能的六阶有源带通滤波器。经EDA(电子设计自动化 )软件Multisi... 本文讲述了高阶有源带通滤波器的组成原理 ,对正反馈二阶带通滤波器和多阶谐振型带通滤波器作了全面的分析 ;提出了设计多阶谐振型带通滤波器的方法 ,并成功的设计出一款高性能的六阶有源带通滤波器。经EDA(电子设计自动化 )软件Multisim2 0 0 1仿真和实际测试 ,其性能指标完全达到设计要求。 展开更多

关键词 滤波器设计 多阶 MULTISIM2001 有源带通滤波器 电子设计自动化 组成原理 设计要求 性能指标 谐振型 正反馈 EDA

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电磁轴承开关功放的谐波模型仿真与实验研究 被引量：12

5

作者 张亮 房建成 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第21期95-100,共6页

电磁轴承开关功率放大器本质是非线性系统,通常在对电磁轴承控制系统进行分析时,将电磁轴承开关功放的模型等效为一阶惯性环节的线性模型。由于线性模型不能反映开关功放实际特性,其精度将直接影响磁轴承控制系统稳定性分析。该文对电... 电磁轴承开关功率放大器本质是非线性系统,通常在对电磁轴承控制系统进行分析时,将电磁轴承开关功放的模型等效为一阶惯性环节的线性模型。由于线性模型不能反映开关功放实际特性,其精度将直接影响磁轴承控制系统稳定性分析。该文对电磁轴承脉宽调制型开关功放,基于谐波平衡原理,建立电磁轴承开关功放的线性化谐波模型。利用该模型对电磁轴承开关功放的特性进行仿真,并将仿真结果同应用SIMULINK中的电力系统工具箱(PSB)建立开关功放模型的仿真结果以及实验结果进行比较,结果基本吻合,验证了所提出的谐波建模方法的正确性和有效性,从而为电磁轴承开关功放的特性分析提供了一种可行的研究方法。 展开更多

关键词 电磁轴承 开关功率放大器 脉宽调制 谐波模型 建模 仿真

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传感器冗余的磁悬浮轴承转子系统研究 被引量：4

6

作者 肖鹏飞 谢振宇 +1 位作者 徐欣 龙亚文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第14期143-147,156,共6页

构建了传感器冗余的磁悬浮轴承转子系统,建立了基于ADAMS和MATLAB的系统五自由度仿真模型,并进行了联合仿真,分析了系统运行过程中传感器位置的改变对系统动态性能的影响。编写了基于TMS320F28335 DSP的不完全微分PID和模糊PID控制程序... 构建了传感器冗余的磁悬浮轴承转子系统,建立了基于ADAMS和MATLAB的系统五自由度仿真模型,并进行了联合仿真,分析了系统运行过程中传感器位置的改变对系统动态性能的影响。编写了基于TMS320F28335 DSP的不完全微分PID和模糊PID控制程序,设计了传感器故障诊断方法,通过人为切断某一传感器的方式在试验台上进行了试验验证。研究结果表明,在转子运行过程中,某一传感器失效后,系统仍能安全稳定地运行。 展开更多

关键词 磁悬浮轴承 冗余传感器 联合仿真 模糊PID控制

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基于遗传算法的电磁轴承PID控制模型的研究与SIMULINK仿真 被引量：3

7

作者 吴庆立 祁文哲 +1 位作者 孟建军 吴秋轩 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第2期154-156,共3页

结合在实际项目中应用的电磁轴承,分析其基本组成和工作原理,对转子在平衡点附近线性化理论加以探讨。分析了电磁轴承控制系统中控制器类型、功放环节、传感器环节对控制系统的要求,最终建立模拟PID控制器的控制模型。采用遗传算法整定... 结合在实际项目中应用的电磁轴承,分析其基本组成和工作原理,对转子在平衡点附近线性化理论加以探讨。分析了电磁轴承控制系统中控制器类型、功放环节、传感器环节对控制系统的要求,最终建立模拟PID控制器的控制模型。采用遗传算法整定PID控制器中比例、积分、微分环节的控制参数,具有控制模型简单、精确度高等优点;同时采用simulink仿真验证了模型的优越性,对理论研究和实际应用具有指导和借鉴意义。 展开更多

关键词 电磁轴承 PID控制 遗传算法 仿真

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基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统 被引量：4

8

作者 任双艳 边春元 刘杰 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1025-1028,共4页

主动磁悬浮轴承是利用电磁铁产生可控电磁力将转子无接触地悬浮于定子间气隙中的一种新型轴承.为了实现高精度的控制,在介绍主动磁悬浮轴承的总体结构及工作原理的基础上,给出了基于数字信号处理器(DSP)TMS320 F2812芯片的磁轴承控制系... 主动磁悬浮轴承是利用电磁铁产生可控电磁力将转子无接触地悬浮于定子间气隙中的一种新型轴承.为了实现高精度的控制,在介绍主动磁悬浮轴承的总体结构及工作原理的基础上,给出了基于数字信号处理器(DSP)TMS320 F2812芯片的磁轴承控制系统的硬件及软件设计方案,分析了变参数PID控制的原理,并对所设计的试验装置的控制策略进行了仿真研究.仿真结果表明:所设计的磁轴承数字控制系统具有稳定性好、响应速度快、超调量小和控制精度高等优点,满足了磁轴承控制性能的要求. 展开更多

关键词 主动磁轴承 数字信号处理器 数字控制 PID控制 仿真

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主动磁悬浮控制力矩陀螺的系统仿真 被引量：2

9

作者 俞文伯 栾胜 房建成 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第4期27-31,共5页

以刚体动力学为基础,考虑功放延时、转子不平衡、磁轴承非线性等因素,建立了磁轴承反馈控制控制系统模型,对不同的控制律进行了仿真分析。仿真结果表明,应用状态反馈进行解耦控制能够有效抑制转子系统的陀螺效应对系统稳定性的影响,且... 以刚体动力学为基础,考虑功放延时、转子不平衡、磁轴承非线性等因素,建立了磁轴承反馈控制控制系统模型,对不同的控制律进行了仿真分析。仿真结果表明,应用状态反馈进行解耦控制能够有效抑制转子系统的陀螺效应对系统稳定性的影响,且在初始偏差下可以快速线性收敛,稳定性很好。 展开更多

关键词 控制力矩陀螺 系统仿真 分散控制 磁轴承 状态反馈解耦控制 主动磁悬浮控制 转子系统 姿态控制 航天器

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基于MATLAB的电磁轴承开关功放建模与仿真研究 被引量：6

10

作者 张亮 房建成 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2395-2398,共4页

在分析电磁轴承开关功放的工作原理基础上,应用MATLAB/Simulink中的电力系统工具箱(PSB)建立了电磁轴承开关功放系统的仿真模型,并详细介绍了系统模型的内部结构和Simulink/PSB建模方法。电磁轴承开关功放系统的仿真与实验显示,仿真与... 在分析电磁轴承开关功放的工作原理基础上,应用MATLAB/Simulink中的电力系统工具箱(PSB)建立了电磁轴承开关功放系统的仿真模型,并详细介绍了系统模型的内部结构和Simulink/PSB建模方法。电磁轴承开关功放系统的仿真与实验显示,仿真与实验结果吻合较好,验证了系统模型的正确性,从而为电磁轴承开关功放的特性分析提供了一种可行的研究方法。 展开更多

关键词 电磁轴承 开关功放 MATLAB/SIMULINK 建模 仿真

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模型参考自适应PID控制在磁轴承中的应用 被引量：5

11

作者 张建生 马啸宇 +2 位作者 王一夫 章竹耀 吴璇 《轴承》 北大核心 2017年第4期35-38,50,共5页

针对单自由度主动磁悬浮轴承系统的非线性、开环不稳定性特点,将模型参考自适应PID控制算法应用到主动磁悬浮轴承系统的控制器中,通过MATLAB软件的S-Function功能块进行仿真,结果表明:系统的响应速度、动态性能、稳态性能均较好,转子能... 针对单自由度主动磁悬浮轴承系统的非线性、开环不稳定性特点,将模型参考自适应PID控制算法应用到主动磁悬浮轴承系统的控制器中,通过MATLAB软件的S-Function功能块进行仿真,结果表明:系统的响应速度、动态性能、稳态性能均较好,转子能够实现稳定悬浮,在有扰动情况下有较强的抗干扰及恢复能力,鲁棒性强。 展开更多

关键词 主动磁悬浮轴承 模型参考自适应PID控制 鲁棒性 MATLAB S-function

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风力发电机用同极型磁悬浮轴承的支承性能 被引量：3

12

作者 谢振宇 王晓 周红凯 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期112-117,共6页

建立了垂直轴风力发电机转子系统装置,设计制作了同极型径向磁悬浮轴承和具有悬浮与刹车功能的轴向磁悬浮轴承,给出了该装置的主要设计过程和结构参数。测试了磁悬浮轴承控制参数的稳定区域,采用试验模态分析方法获取了系统的模态频率... 建立了垂直轴风力发电机转子系统装置,设计制作了同极型径向磁悬浮轴承和具有悬浮与刹车功能的轴向磁悬浮轴承,给出了该装置的主要设计过程和结构参数。测试了磁悬浮轴承控制参数的稳定区域,采用试验模态分析方法获取了系统的模态频率和模态阻尼,并验证了轴向磁悬浮轴承的刹车功能。结果表明,系统的第一阶临界转速远高于最大工作转速,系统在运行时不会出现共振;另外,轴向磁悬浮轴承可以满足刹车制动要求,有利于减小系统的体积和成本。 展开更多

关键词 磁悬浮轴承 风力发电机 同极型结构 动态性能 刹车功能

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电磁轴承自抗扰控制的抗扰能力 被引量：2

13

作者 李斌 任正义 +3 位作者 尚一博 张广军 刘红 王晨 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1872-1879,共8页

自抗扰控制超调小、响应快、稳定误差小,具有很好的抗扰能力和鲁棒性。本工作以10 kWh飞轮储能系统为研究对象,针对电磁轴承PID控制在抗扰能力方面的不足,设计了双闭环自抗扰控制系统。利用Simulink建立了单自由度磁轴承的双闭环自抗扰... 自抗扰控制超调小、响应快、稳定误差小,具有很好的抗扰能力和鲁棒性。本工作以10 kWh飞轮储能系统为研究对象,针对电磁轴承PID控制在抗扰能力方面的不足,设计了双闭环自抗扰控制系统。利用Simulink建立了单自由度磁轴承的双闭环自抗扰控制系统,通过在不同位置施加随机噪声信号,验证了自抗扰控制在磁轴承控制应用中的控制能力(忽略机械误差干扰),并对比分析了自抗扰控制和PID控制的抗扰能力,发现自抗扰控制系统的响应超调和稳态误差都可被控制在±5%以内,并且具有更好的抗扰能力,为电磁轴承自抗扰控制器的实现提供了设计参考。 展开更多

关键词 电磁轴承 自抗扰控制 SIMULINK仿真 抗扰能力

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动力磁悬浮轴承的建模与仿真分析 被引量：1

14

作者 曾励 赵红兵 王新琴 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2004年第3期67-69,共3页

分析感应式异步动力磁悬浮轴承的基本原理,给出二自由度轴承的实验结构。分析产生径向悬浮轴承力电磁力 矩的机理,建立控制系统模型,并在一定的性能指标下对控制系统进行仿真。分析和仿真的结果表明,控制策略精度高、 鲁棒性强,具有良... 分析感应式异步动力磁悬浮轴承的基本原理,给出二自由度轴承的实验结构。分析产生径向悬浮轴承力电磁力 矩的机理,建立控制系统模型,并在一定的性能指标下对控制系统进行仿真。分析和仿真的结果表明,控制策略精度高、 鲁棒性强,具有良好的动、静态性能。 展开更多

关键词 动力磁悬浮轴承 建模 仿真 矢量控制 运动模型

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主动磁悬浮轴承位移传感器故障识别 被引量：2

15

作者 崔东辉 徐龙祥 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第23期2880-2885,共6页

针对采用差动位移传感器的单自由度主动磁悬浮轴承,分析了不同传感器发生故障时控制器输出信号和传感器差值信号的频域特征,分析结果表明:当不同传感器发生故障时,传感器差值信号和控制器输出信号在故障频率点的相位差为180°,根据... 针对采用差动位移传感器的单自由度主动磁悬浮轴承,分析了不同传感器发生故障时控制器输出信号和传感器差值信号的频域特征,分析结果表明:当不同传感器发生故障时,传感器差值信号和控制器输出信号在故障频率点的相位差为180°,根据该特征可以识别发生故障的传感器。采用该方法在试验台上进行了试验研究,研究结果表明:当转子以18 000r/min旋转时,该方法可以检测到传感器的故障并识别出故障传感器。 展开更多

关键词 主动磁悬浮轴承 位移传感器 故障识别 离散傅里叶变换

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双馈感应发电机的线性化动态模型及运行特性分析 被引量：7

16

作者 李晶 王伟胜 宋家骅 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2004年第13期13-17,共5页

对建立在定子旋转磁场坐标系中,以转子绕组励磁电压为控制变量的双馈感应发电机的3阶动态模型进行了线性化处理,得到了适用于小干扰稳定分析的双馈感应发电机状态方程和相应的传递函数。进而利用开环传递函数和根轨迹方法分析了发电机... 对建立在定子旋转磁场坐标系中,以转子绕组励磁电压为控制变量的双馈感应发电机的3阶动态模型进行了线性化处理,得到了适用于小干扰稳定分析的双馈感应发电机状态方程和相应的传递函数。进而利用开环传递函数和根轨迹方法分析了发电机运行点与发电机动态品质的关系,并利用MATLAB软件对双馈感应发电机的控制变量在发生幅值不同的扰动变化时的动态响应做了对比仿真。该仿真分析将有利于了解双馈感应发电机的运行特性及掌握它的控制特性。文中提出的双馈感应发电机线性化模 型适用于变速恒频双馈风力发电系统的相关研究。 展开更多

关键词 双馈感应发电机 线性化动态模型 运行特性 状态方程 励磁绕组

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转子支承系统中的向心电磁轴承结构设计 被引量：3

17

作者 王勇 赵韩 《轴承》 北大核心 2004年第8期1-4,共4页

讨论了向心电磁轴承的主要结构形式、决定轴承系统性能的主要参数的选取原则、轴承定子与转子结构参数的设计方法 ,并给出设计实例 ;通过对实例模型的两维静态场分析 ,验证和校正了结构设计过程中的假设条件和设计结果 ;

关键词 向心电磁轴承 结构设计 数值模拟 磁场分忻

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神经形状对磁刺激兴奋点定位的影响 被引量：1

18

作者 乔清理 王明时 田心 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第4期455-460,共6页

本文首先用一曲线函数表示平行于组织 空气界面下方xy平面内弯曲神经的形状 ,并定义弯曲神经任意一点的方向为该点切线方向 ,然后给出磁刺激弯曲神经时一个修正的激活函数。该激活函数由 4个部分组成 :感应电场沿x、y方向的分量Ex、Ey... 本文首先用一曲线函数表示平行于组织 空气界面下方xy平面内弯曲神经的形状 ,并定义弯曲神经任意一点的方向为该点切线方向 ,然后给出磁刺激弯曲神经时一个修正的激活函数。该激活函数由 4个部分组成 :感应电场沿x、y方向的分量Ex、Ey 和各个分量沿x方向的导数dEx/dx、dEy/dx ,同时 ,激活函数还与神经的弯曲形状有关。三维计算机仿真结果表明激活函数负峰值点的位置在弯曲神经的弯曲起始点附近 ,神经形状影响神经兴奋点 ;磁刺激弯曲神经时 ,在弯曲起始点比较容易产生兴奋。 展开更多

关键词 磁刺激 激活函数 弯曲神经 计算机仿真

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进给机构磁悬浮系统的解耦控制分析 被引量：1

19

作者 宋文荣 张玲 +1 位作者 于国飞 何惠阳 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期325-328,共4页

进给机构的磁悬浮系统由于结构的特点在进给运动中存在着水平y方向及垂直z方向的磁力和位移耦合现象.为此,分析推导了该磁悬浮系统的动力学方程,建立了相应的磁悬浮控制系统的状态方程.理论分析计算及仿真结果表明:通过采用状态反馈结... 进给机构的磁悬浮系统由于结构的特点在进给运动中存在着水平y方向及垂直z方向的磁力和位移耦合现象.为此,分析推导了该磁悬浮系统的动力学方程,建立了相应的磁悬浮控制系统的状态方程.理论分析计算及仿真结果表明:通过采用状态反馈结合输入变换,可以使原来包含着变量间耦合的复杂控制系统实现解耦控制,简化了磁悬浮系统的控制过程,有利于提高进给机构运动的平稳性和定位精度. 展开更多

关键词 磁悬浮 进给机构 耦合 状态反馈 解耦控制

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径向电磁轴承结构设计与分析 被引量：4

20

作者 赵韩 王勇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期122-125,共4页

以8极径向电磁轴承为例,讨论了径向电磁轴承的主要结构形式;决定轴承系统性能的主要参数的选取原则;轴承定子与转子结构参数的计算方法。并给出设计实例。基于二维静态模型对设计实例进行了电磁场数值模拟,通过对相关场量分布规律的分析... 以8极径向电磁轴承为例,讨论了径向电磁轴承的主要结构形式;决定轴承系统性能的主要参数的选取原则;轴承定子与转子结构参数的计算方法。并给出设计实例。基于二维静态模型对设计实例进行了电磁场数值模拟,通过对相关场量分布规律的分析,验证和校正了结构设计过程中的假设条件和设计结果。 展开更多

关键词 径向电磁轴承 结构设计 数值模拟 磁场分析

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