主动磁悬浮轴承的积分滑模变结构控制_

主动磁悬浮轴承的积分滑模变结构控制
    摘要为解决主动磁悬浮轴承在模型摄动或外界干扰时转子位置出现静态误差大、鲁棒性差等问题，采用多输入多输出积分滑模变结构控制。针对四自由度磁悬浮轴承系统，利用积分滑模变结构控制算法建立仿真模型并进行仿真研究。仿真结果表明，在积分滑模变结构控制下，系统的鲁棒性、静态误差都优于自由递阶滑模变结构控制，而且几乎没有“抖振”发生，表现出了良好的动态特性。
    1  引言
    滑动模态在一定条件下对系统的模型摄动及外扰动具有不变性，具有较强的鲁棒性，因此变结构控制在磁悬浮轴承系统中得到了应用。Oguchi等首先将变结构控制引入磁悬浮控制系统中，研究了磁悬浮小球的单自由度的变结构控制[1]，其后Smith和Weldon研究了刚性转子磁轴承系统的变结构控制[2]，Eisenhure研究了三自由度磁悬浮定位装置的变结构控制[3]，A.S.LEWIS提出了磁悬浮轴承的滑模输出反馈控制[4]。但是，这些变结构控制多是对单自由度的分散控制，即使采用多输入多输出变结构控制[4-6]，系统还存在着静态误差大、鲁棒性差等缺陷。本文采用积分滑模变结构控制器实现了四自由度磁悬浮轴承转子位置的高精度控制。
    2  四自由度磁悬浮轴承数学模型的建立
    本文研究的四自由度磁悬浮轴承结构如图1所示。根据系统的动力学方程和几何关系可得到四自由度磁悬浮轴承系统的状态方程[6-7]：

5 结论
仿真结果表明，与自由递阶滑模变结构控制相比，积分滑模变结构控制对四自由度磁悬浮轴承的控制静态误差小，且对转速变化引起的模型摄动不敏感。此外，对于周期性的高频干扰或是脉冲干扰，积分滑模变结构控制都表现出了更好的鲁棒性，不仅响应时间短，而且转子几乎没有出现“抖振”现象。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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