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一种磁悬浮系统及其双闭环自抗扰控制器、控制方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-14 16:53:14
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-10-07 10:11:00
本发明公开了一种磁悬浮系统及其双闭环自抗扰控制器、控制方法，包括磁轴承模块、驱动功能模块、磁悬浮转子、位移检测模块，磁轴承模块上设有电磁线圈，电磁线圈用于产生作用于磁悬浮转子的电磁力，以使得磁悬浮转子悬浮于磁轴承模块的中心位置；驱动功能模块用于驱动磁悬浮转子旋转；位移检测模块用于检测磁悬浮转子相对于磁轴承模块的相对位移。控制器用于基于位移监测模块的检测结果控制电磁线圈产生的电磁力，以调整磁悬浮转子的位置，直至磁悬浮转子悬浮于磁轴承模块的中心位置。本发明在利用系统数学模型的前提下，又不过分依赖系统的模型，在仿真与实验中均取得了较好的控制效果，更适合于磁悬浮系统的实际运用。
1.一种磁悬浮系统，其特征在于，包括磁轴承模块、驱动功能模块、磁悬浮转子、位移检测模块，其中：
磁轴承模块上设有电磁线圈，电磁线圈用于产生作用于磁悬浮转子的电磁力，以使得磁悬浮转子悬浮于磁轴承模块的中心位置；
驱动功能模块用于驱动磁悬浮转子旋转；
位移检测模块用于检测磁悬浮转子相对于磁轴承模块的相对位移。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮系统，其特征在于，还包括驱动电机；所述磁悬浮转子的轴向的第一段位于磁轴承模块的中心，磁悬浮转子的轴向的第二段与驱动功能模块轴向磁耦合，驱动电机的输出轴与驱动功能模块相连。
3.根据权利要求1或2所述的磁悬浮系统，其特征在于，所述驱动功能模块上径向均布有多个驱动磁极，所述磁悬浮转子径向具有与驱动磁极一一对应的转子磁极。
磁悬浮轴承，通过控制电磁力将磁悬浮转子悬浮于定子中心位置，由于其具有无接触无摩擦且不需要润滑的特点，在高速、航空航天、医疗等领域受到了广泛的关注，发挥着重要的作用。
对主动式磁悬浮轴承而言，需要布置电磁线圈来产生电磁力以实现对磁悬浮转子的位置控制，因此，采用合适的电磁力控制方法对磁悬浮轴承在磁悬浮系统中发挥其性能有重要的意义，而针对磁悬浮轴承系统结构设计方案以及控制策略成为了研究的热点问题。
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与现有技术相比，本发明提出一种新型磁悬浮系统结构，在此基础上，根据其物理模型的特点，同步设计适用于磁悬浮系统的双闭环自抗扰控制器，在利用系统数学模型的前提下，又不过分依赖系统的模型，并且为了便于实际工程实现，本发明采用了线性化的控制器设计方法，该方法在仿真与实验中均取得了较好的控制效果，更适合于磁悬浮系统的实际运用。
技术合作
基于同一个发明构思，本发明的第三方面还提供了一种所述的磁悬浮系统双闭环自抗扰控制器的双闭环自抗扰控制方法。
本发明经过了仿真模拟及实验验证，仿真结果与实验结果均证明方案可行。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
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