磁力轴承用功放PI参数整定研究

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磁力轴承用功放和电磁铁线圈构成了磁力轴承系统的执行单元,功放电流输出特性对磁力轴承系统的稳定性以及动态性能具有重要影响。磁力轴承用功放通过采用PI控制器便可实现对位置环指令信号的跟踪,而跟踪效果受PI控制参数的影响。传统的PI控制器参数整定多采用手动整定的方法,模拟控制器的功放是通过在电路板上更换不同值的电气元件,进行参数调节,而数字功放则是在控制程序中更换PI数值来调节PI参数。功放控制器参数的设计会耗费大量的时间和人力资源。因此,研究磁力轴承用功放的参数整定方法具有重要的意义。本文首先介绍了磁力轴承对功放的性能要求及功放的工作原理,建立了模拟功放和数字功放的模型,并给出了功放的性能指标。在分析磁力轴承用功放特点的基础上,研究了模拟功放和数字功放的参数整定方法。模拟功放由于采用非智能控制器限制了其参数整定的自动化程度,本文首先建立了模拟功放的仿真模型,在仿真软件中对模拟功放的PI控制器参数进行整定,得到期望的效果后将相应的参数移植到电路板上,并针对不同对象进行了实验研究,将仿真和实验结果进行了对比分析,结果表明在模型中整定的控制参数使功放系统具有很好的动态性能。磁力轴承用数字功放由于采用DSP等数字控制器,更易于实现智能的控制算法。本文选用改进的继电反馈方法辨识功放系统的临界信息,并采用经典的Shen-Yu整定方法调节数字功放的PI参数,仿真分析表明,该控制算法对于不同负载具有很好的阶跃响应。
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