[發明專利]無位置傳感器主動控制型磁懸浮系統的控制方法

有效

• 申請號: 201410018572.2
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103728883A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 于占東;趙旭東;尹珅
• 申請（專利權）人: 渤海大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本發明涉及無位置傳感器主動控制型磁懸浮系統的控制方法，屬于磁懸浮系統的控制技術領域。

背景技術

磁懸浮技術由于具有噪音小、無污染、無機械接觸等優良特性，而具有廣闊的應用前景，它能消除摩擦阻力、延長設備的使用壽命及減少能量損耗。隨著控制理論、電子技術、電磁理論以及新型電磁材料的發展，磁懸浮技術也得到了長足的發展。近年來，磁懸浮技術在很多的領域得到了廣泛的應用，如磁懸浮列車、磁懸浮軸承、高速磁懸浮電機等。

傳感器是現有主動控制型磁懸浮系統的核心部件之一，由于位置傳感器的存在，使系統的成本和安裝難度升高。同時，位置傳感器的線性度、靈敏度、分辨率等易受環境溫度和電磁噪聲等因素的干擾，使系統的控制性能受到影響，這也導致了磁懸浮系統的魯棒性較差。這些問題都大大限制了磁懸浮技術在工業上的應用。

發明內容

本發明目的是為了解決現有主動控制型磁懸浮系統由于位置傳感器的存在，造成系統的魯棒性差的問題，提供了一種無位置傳感器主動控制型磁懸浮系統的控制方法。

本發明所述無位置傳感器主動控制型磁懸浮系統的控制方法，它通過電流傳感器采集獲得磁懸浮系統的電磁鐵線圈的電流，采用AD轉換器將采集獲得的電流模擬信號轉換為電流數字信號，位置估算單元根據所述電流數字信號通過計算獲得磁懸浮系統的懸浮物的位置信號，將懸浮物的位置信號與預設置的期望位置信號作比較，獲得位置偏差信號，控制器對該位置偏差信號進行處理后，獲得對PWM信號發生器的控制信號，該控制信號使PWM信號發生器產生相應占空比的電壓脈沖信號，該電壓脈沖信號通過驅動電路實現對電磁鐵線圈的控制，進而實現對磁懸浮系統的懸浮物的位置控制。

所述位置估算單元根據所述電流數字信號通過計算獲得磁懸浮系統的懸浮物的位置信號，將懸浮物的位置信號與預設置的期望位置信號作比較，獲得位置偏差信號的具體過程為：

磁懸浮系統的電磁鐵電感L為：

式中N為電磁鐵線圈的匝數，為由電磁鐵與電磁鐵線圈組成的電磁鐵系統的等效磁阻；

電磁鐵電感L與電磁鐵與懸浮物之間的氣隙寬度x相關，電磁鐵電感L的估計值通過實驗獲取，其獲取過程為：

取電磁鐵與懸浮物之間的氣隙寬度x為一常值，給電磁鐵線圈施加PWM形式的激磁電壓，使電磁鐵產生激磁電流，此時，電磁鐵系統回路的微分方程為：

ddti=1L(-Ri+∂L∂xwi+v),]]>

式中i是電磁鐵線圈的電流，R為電磁鐵線圈的電阻，w為懸浮物的運動速度，v為電磁鐵線圈的激磁電壓，

將上述微分方程進行簡化，獲得：

ddti=1L(-Ri+v),]]>

再將PWM形式的激磁電壓的一個調制周期以電壓切換時刻為界限，分為正電壓區和負電壓區，在每個正電壓區和負電壓區分別對電磁鐵線圈的電流進行多次采樣，根據采樣獲得的電流值，對上式兩邊積分得到：