基于自抗扰理论的磁悬浮轴承扰动抑制补偿器设计文献综述
2020-05-05 17:12:19
文 献 综 述 一. 课题研究背景及意义 1 自抗扰理论 控制理论的内容,可以分为两大部分古典控制理论和现代控制理论[1]。
根据文献[2] [3],总结出现代控制理论是在古典控制理论基础上发展起来的,但是现代控制理论无论在数学工具,理论基础,还是在研究方法上都并非是古典控制理论在人们有限的认识当中的推广和延伸,而是认识上的一次升华。
现代控制理论是把数学模型分析中所得的这些全局结构性质的结果应用于控制系统设计上,如极点配置,反馈线性化,,系统方法等,因此常常是把状态变量的函数当作反馈量。
将现代控制理论研究的成果以及开发的非线性机制纳入控制器中,设计了自抗扰控制系统,该系统由微分跟踪器(TD)、非线性扩张状态观察器(ESO)、非线性状态误差反馈(NLSEF)三部分组成,进而提出了自抗扰控制技术(Auto-Disturbance Rejection Controller,ADRC)[4][5],其特点是对被控对象的数学精确模型要求不高,并能够实时估计系统中内部扰动(系统模型摄动、参数摄动)以及外部扰动(外界不确定因素)所组成的 ”总和扰动”并予以补偿,使得原系统变成近似简化的线性系统,进而提高系统的抗干扰性和鲁棒性[6]。
自抗扰控制器是对”反馈系统中的线性与非线性”,”模型论”与”控制论”等一系列根本问题进行不懈探索的结果[6][7]。
根据文献[8][9][10],概括出其是一种不依赖于被控对象精确数学模型,实时估计对象模型摄动和外界干扰的总和作用量并予以补偿的新型非线性控制器,具有很强的适应性、鲁棒性和抗干扰性。
自抗扰控制器最核心的功能是实时跟踪估计系统扰动并能够予以补偿。
2 磁悬浮轴承 我国从1980年就已经开始了磁悬浮轴承技术的研究,目前也已经有了巨大的成果。
与传统的滚动轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比,磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触,转子可以运行到很高的转速[11],具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点,特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中[12]。
1)磁悬浮轴承目前尚处于发展期,有很大的发展潜力[13]。