[發(fā)明專利]一種多維磁懸浮隔振平臺(tái)的控制系統(tǒng)及仿真方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810551353.9 | 申請(qǐng)日： | 2018-05-31 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN108732941A | 公開(kāi)（公告）日： | 2018-11-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 武倩倩;崔寧;劉碧龍;安峰巖;肖小紅;劉新福 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 青島理工大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G05B17/02 | 分類號(hào)： | G05B17/02 |
| 代理公司： | 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221 | 代理人： | 張勇 |
| 地址： | 266520 山東*** | 國(guó)省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 磁懸浮 閉環(huán)控制回路 浮子 隔振平臺(tái) 控制系統(tǒng) 多維 加速度信號(hào) 微振動(dòng) 作動(dòng)器 配置 輸出電壓信號(hào) 相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 電壓控制器 狀態(tài)控制器 隔振控制 跟蹤控制 機(jī)械碰撞 絕對(duì)位移 實(shí)時(shí)提供 相對(duì)位移 控制器 控制力 寬頻帶 隔振 位姿 預(yù)設(shè) 保證 | ||
1.一種多維磁懸浮隔振平臺(tái)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多維磁懸浮隔振平臺(tái)面向空間微振動(dòng)，所述控制系統(tǒng)包括第一閉環(huán)控制回路、第二閉環(huán)控制回路和第三閉環(huán)控制回路，這三個(gè)閉環(huán)控制回路用來(lái)實(shí)現(xiàn)多維磁懸浮隔振平臺(tái)在預(yù)設(shè)寬頻帶范圍內(nèi)的微振動(dòng)控制；
所述第一閉環(huán)控制回路包括絕對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制器，其被配置為接收浮子的絕對(duì)位移、速度和加速度信號(hào)，以隔振控制為目的，用于加強(qiáng)浮子與慣性空間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)從低頻到中高頻帶范圍內(nèi)的微振動(dòng)控制；
所述第二閉環(huán)控制回路包括相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制器，其被配置為接收定子與浮子之間的相對(duì)位移、速度和加速度信號(hào)，以跟蹤控制為目的，當(dāng)微振動(dòng)頻率低于隔振頻帶范圍時(shí)，用于保持定子與浮子之間的相對(duì)位姿，避免定子與浮子發(fā)生機(jī)械碰撞；
所述第三閉環(huán)控制回路包括電壓控制器，其被配置為接收磁懸浮作動(dòng)器的輸出電壓信號(hào)，用于保證磁懸浮作動(dòng)器實(shí)時(shí)提供精確的控制力。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多維磁懸浮隔振平臺(tái)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制器還被配置為：
通過(guò)補(bǔ)償線纜的剛度和阻尼影響的方式來(lái)削弱定子與浮子之間的聯(lián)系，跟蹤控制后，使得定子與浮子之間的相對(duì)加速度和相對(duì)速度趨近于0，相對(duì)位移為與系統(tǒng)初始參數(shù)有關(guān)的常量。
3.一種基于如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的多維磁懸浮隔振平臺(tái)的控制系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于，包括：
步驟1：構(gòu)建多自由度磁懸浮隔振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；
以磁懸浮隔振平臺(tái)的浮子為建模的主體，利用浮子與定子之間預(yù)設(shè)數(shù)量的廣義坐標(biāo)描述系統(tǒng)的位置和姿態(tài)參數(shù)，基于牛頓第二定律建立一個(gè)面向控制的具有預(yù)設(shè)自由度隔振功能的磁懸浮隔振平臺(tái)動(dòng)力學(xué)模型；
步驟2：搭建整個(gè)多維磁懸浮隔振平臺(tái)的控制仿真系統(tǒng)；
基于多自由度磁懸浮隔振系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，利用仿真軟件搭建多自由度磁懸浮隔振系統(tǒng)的第一閉環(huán)控制回路、第二閉環(huán)控制回路和第三閉環(huán)控制回路，形成整個(gè)多維磁懸浮隔振平臺(tái)的控制仿真系統(tǒng)；
步驟3：構(gòu)建多自由度的擾動(dòng)源模型，并將其輸出的擾動(dòng)輸入至多自由度磁懸浮隔振系統(tǒng)中，運(yùn)行仿真程序，輸出仿真結(jié)果。
4.如權(quán)利要求3所述的仿真方法，其特征在于，在所述步驟2中，第一閉環(huán)控制回路中的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制器的控制規(guī)律采用PD定點(diǎn)控制算法。
5.如權(quán)利要求4所述的仿真方法，其特征在于，在所述步驟2中，第二閉環(huán)控制回路中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制器的控制規(guī)律也采用PD定點(diǎn)控制算法。
6.如權(quán)利要求3所述的仿真方法，其特征在于，在所述步驟2中，第一閉環(huán)控制回路中的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制器的控制規(guī)律采用滑模變結(jié)構(gòu)控制算法。
7.如權(quán)利要求6所述的仿真方法，其特征在于，在所述步驟2中，第二閉環(huán)控制回路中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制器的控制規(guī)律也采用滑模變結(jié)構(gòu)控制算法。
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