磁悬浮轴承系统的控制设计

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1、磁悬浮轴承系统的控制设计磁悬浮轴承系统的控制设计学生姓名沈炯锋指导老师贺红林摘要：磁悬浮轴承（简称磁轴承）是一种新型的支撑部件，是一种典型的机电一体化产品。与传统轴承相比，它具有无接触、回转速度高、无磨损等特点,在航空航天、机械工程、机器人等高科技领域内，具有广泛的应用前景。磁轴承的工作性能主要取决于其控制系统的好坏。因此，本文着重地研究了磁轴承的控制系统的设计问题。通过对磁轴承的发展历史和研究现状进行总结和回顾，论文首先简要地介绍了磁轴承的工作原理及其典型结构；然后，根据磁学和动力学的有关理论建立起了单自由度向心磁轴承的运动方程模型；紧接着，文中提出并研究

2、了磁轴承闭环控制系统的结构方案；为了保证磁轴承工作的性能，文中引入了不完全微分的PID算法对其进行控制，同时还以MATLAB为工具对PID控制器的参数进行了整定；为了检验控制实施后磁轴承的性能,本文还从时域和频域等多方面对系统进行了仿真，结果表明，基于PID控制的磁轴承系统能获得预期的性能；在论文的最后，作者对全文进行了总结，并对进一步的研究工作进行了展望。关键词：磁轴承系统PID算法控制设计性能仿真指导老师签名：磁悬浮轴承系统的控制设计AdesignofcontrolsystemonmagneticbearingsPreparedby:ShenJiongf

3、engSupervisor:HeHonglinAbstract:Asanewkindofsupportingcomponentsandatypicalmetronicsproduct,magneticbearingshavemanyadvantagessuchasnocontact,highspeed,andnoabrasionetc.Magneticbearingscanbeappliedinmanyfieldssuchasaviationandspaceflight,mechanicalengineeringandrobot.Theperformance

4、ofcontrolsystemisthekeyforthemagneticbearingstoworksteadily,so,themostimportantworkinthispaperistodesignasteadycontrolsystem.Bythereviewofthehistoryandthedevelopmentofthemagneticbearings,theworkprincipleandtypicalstructureofsuchabearingisintroducedfirstly;andthen,basedonmagnetisman

5、ddynamicsthekinematicalequationofthebearingisbuilt;afterthat,acontrolstructureusingPIDlawisproposedandstudied.Atthesametime,thecontrollerparameterisgiven;forverifyingtheperformanceofmagneticbearingwithPIDcontroller,thecontrolsystemisanalyzedbyMATLABinmanyaspectssuchastimedomainandf

6、requencydomain.Theresultindicatedthatthemagneticbearings,whichbasedonPIDcontrol,couldacquireanticipantperformance.Finally,thesummaryofthispaperandthevistaoffurtherstudyaregivenbytheauthor.Keywords:magneticbearingsPIDlawdesignofcontrollersimulationThesignatureofsupervisor:磁悬浮轴承系统的控制

7、设计目录1、绪论……………………………………………………………………………………11.1、磁悬浮轴承简介…………………………………………………………………11.2、磁悬浮轴承的基本原理…………………………………………………………21.3、磁悬浮轴承的研究现状与发展……………………………………………………31.4、论文的主要工作……………………………………………………………………62、磁悬浮轴承机械系统的设计…………………………………………………………82.1、磁悬浮轴承的结构及材料…………………………………………………………82.2、磁悬浮轴承系统的结构布置

8、形式………………………………………………82.3、电