电磁永磁混合悬浮的零功率控制

基于电磁永磁混合悬浮系统局部线性化设计零功率悬浮控制器,将电流积分项视为外环独立控制。其电流反馈采用最速电流环的思想,使线圈电流能快速跟踪控制电压变化,减少电感滞后作用。根据不同负载质量对应的最优控制参数及其实现零功率悬浮时对应的间隙,设计变负载质量条件下PD环参数的自适应机制。

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20 0 7年第 2 6卷第 3期文章编号：10— 5 6( 0 7 3 0 5— 3 0 6 1 7 2 0 )0 - 0 9 0

Au o ai e s r m e t n n r l t m t M a u e n d Co to c a

2 0, 12, 0 7 Vo . 6 No 3 .

电磁永磁混合悬浮的零功率控制杨祚唐，陈慧星，李云钢

(国防科技大学磁悬浮技术研究中心，湖南长沙 4 0 7 ) 103摘要：基于电磁永磁混合悬浮系统局部线性化设计零功率悬浮控制器，将电流积分项视为外环独立控制。其电流反馈采用最速电流环的思想，使线圈电流能快速跟踪控制电压变化，减少电感滞后作用。根据不同负载质量对应的最优控制参数及其实现零功率悬浮时对应的间隙，设计变负载质量条件下 P环参数的自适应机制。 D 关键词：电磁永磁混合悬浮；零功率控制；参数自适应中图分类号：T 2 31 P7. 文献标识码：A

Ze o P we n r l o b i u p n i n o e to r o rCo to rHy rd S s e so fEl cr ma n t n f g e sa dPe m a n a ne s r ne tM g tY ANG o t g CHEN ix n, n g g Zu -a, n Hu - i g LI Yu— a n

( g ei u p n i nR s ac e t, t n l ie st o f n eT c n lg, a g h 1 0 3 C i a Ma n t S s e so e e rh C n e Nai a v r i f c r o Un y De e s e h oo y Ch n s a4 0 7, h n )Ab ta t Ba e n h b i us e s o fe e t o a n t d p r a e t a n t y t m, h i e e i n o e o p sr c: s d o y rd s p n i n o l c r m g e sa e m n n g e ss se n m t e ln a d sg fz r owe r r s s e s o o to l r i e lz d u p n i n c n le s r a ie .Th u r n n e r l i m s i d p n e ty c n o l d by t e e t r a o p t u e t r e c r e t

i t g a t e i n e e d n l o t le x e n l l o .Is c r n r h f e b c d p st e t p s e d c re tl o e r . e, el o u e t o l a k a d c n o e v l g a i t n h g e d a k a o t h o p e u n o p t o y Th n t p c r n u d t c o t l h h o c r n r t ot ev reyi ih h a

s e d n d d c e s e i d c a c y t r ss p e,a e r a e t n u t e h se e i .Th da t e me h n s o h n e a p i c a im fPD o p p a e e s u d r v re o d q a iy v l o a m t r n e a i d l a u lt rc n ii n i d s g e a c r i g o h e o e p n i g p i a c n o p a t r o v re l a q a i a d t o d to s s e i n d c o d n t t c r s o d n o t m l o t l a me e s f a i d o d u t r r l y n is c r e p n i g c e a c e e lz n h e o p we u p n i n. o s o d n l a n e wh n r a i i g t e z r o rs s e s o r

Ke wo d: b d s p n i n o l c o a n t d p r a e t a n t; r o rc n o; a tv r a e e y r s Hy r us e s o fe e t m g e sa e m n n g e s Ze o p we o t l Ad p i epa m t r i r n m r

0引言 在模型局部线性化基础上，基于电流信息的零功率控制器，可根据不同负载条件的控制要求，进行控制参数的适应性调整。同时，针对零功率控制中系统慢落出现的问题，设计相应的控制策略。

度；1 1真空磁导率； o为

为永磁材料的相对磁导

率；H为永磁矫顽力；6 为永磁铁长度；S为磁极面积；N为线圈匝数；R为线圈电阻；U为控制电压；i电流；6为悬浮间隙：6为稳态悬浮间隙。为 0

1 . 2零功率控制器设计将电流积分项视为外环独立控制。对电流反馈采用最

速电流环思想，使线圈电流能快速跟踪控制电压变化，减少电感滞后，其最速电流环为：I, Uc A<一o i i

1零功率控制器设计11系统建模 .

气

u{ Uc一，

A>0 ii

() 3

槲一图 1电磁永磁混合悬浮结构

() 1 () 2。

【一 c, IIi u k i A< 0△ i0U为主电源电压。采用两电平电流驱动器时，

控制电压取值范围通常为： U≤u一 ≤U。A=i )i。; i (一0 t i设置的电流误差带，误差带外采用最速控制， 0为 在误差带内采用 P控制。在此控制下，归一化后的电压电流关系等效为：i ) (。 (=ut t )添加电流环经归一化后系统开环传递函数为：

对图 1混合磁铁结构进行建模，局部线性化后的电磁永磁混合悬浮系统模型为：△=K8△ 6 6一KiA i A u=RS+L i 6△ ., i i△—L 6

其中： K= g(+ ) i N/。 6 2/0 6/,K= gH6 8L6 ￣0 S c m t N S H,

G=一 ( s矗 )统的闭环特征多项式为：

( 4 )

L i

N S 2t } . 0

g为重力加速

取 P控制律： UD=k 8 k△ D p D A+ d 6,得到系

收稿日期： 20— 9 3:修回日期：2 0— 2 2 060—0 070—7作者简介：杨祚唐 (93 )男，湖北人，国防科技大学在读硕士研究生 .从事磁悬浮技术研究。 18 - . 5 9

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gfkj.html