ISSN1000-3762 CN41-1148/TH
轴承2017年4期 Bearing 2017, No. 4
3538,50
DOI;10. 19533/j. issn1000 3762. 2017. 04. 009
模型参考自适应PID控制在磁轴承中的应用
张建生",2，马啸宇，王一夫"，章竹耀"，吴璇
（1.南通大学电气工程学院，江苏南通226019;2.常州工学院电气与光电工程学院，江苏常州213002）摘要：针对单自由度主动磁悬浮轴承系统的非线性、开环不稳定性特点，将模型参考自适应PID控制算法应用到主动磁悬浮轴承系统的控制器中，通过MATLAB软件的S-Function功能块进行仿真，结果表明：系统的响应速度、动态性能、稳态性能均较好，转子能够实现稳定悬浮，在有扰动情况下有较强的抗干扰及恢复能力，鲁棒性强。
关键调：主动磁悬浮轴承；模型参考自适应PID控制；鲁棒性；MATLAB;S-Function
中图分类号：TH133.3；TP273*.2
文献标志码：B
文章编号：10003762(2017)040035-04
ApplicationofModelReferenceAdaptivePiDControlinMagneticBearings
Zhang Jiansheng"2,Ma Xiaoyu',Wang Yifu',Zhang Zhuyao',WuXuan
(1. College of Electrical Engineering,Nantong University,Nantong 226019, China;2. College of Electrical & Opto
Electronic Engineering, Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002, China)
Abstract: For nonlinear system with single degree of freedom active magnetic bearing the open loop instability, the model reference adaptive PID control algorithm is applied to the controller of active magnetic bearing system. Simulation is conducted through the S Function function block of the MATLAB software. The results show that the response speed,the dynamic and steady state performance of the system is ideal,and the rotor can realize stable suspension. In case of disturbance has strong resistance to interference and recovery capability,and good robustness
Key words: active magnetic bearing;model reference adaptive PID control;robustness;MATLAB;S Function
主动磁浮轴承系统（ActiveMagneticBearing System)利用电磁力使轴承转子稳定悬浮1]，转子转速高、无机械磨损、无需润滑介质，系统可维护性高，维护成本较低。悬浮技术的应用条件相当苛刻，目前应用于军工、航天等重要领域(2)。主动磁悬浮轴承系统的数学模型表明其非线性且开环不稳定，需增加其他环节来实现转子稳定悬浮[1]。
常规PID控制因算法简单、参数整定困难及鲁棒性差等问题，难以达到对主动磁轴承转子的稳定悬浮控制要求。文献[3]采用改进的BP神经
收稿日期：2016-07-07；修回日期：2016-10-06
基金项目：国家自然科学基金项目（51175052)；常州市科技项目（CJ20130014）
作者简介：张建生（1958一），男，教授，博士，江苏省六大高峰人才，主要从事计算机数字控制及磁悬浮的研究；马嘴宇（1990一），男，硕士研究生，主要研究方向为磁悬浮轴承
控制及嵌人式系统E-mail：laughing_3116@qq.com。万方数据
网络PID控制算法，找到某一最优控制规律下的 PID参数，该算法有较强的非线性映射能力、自学习及自适应能力，但收敛速度慢、预测与训练能力有矛盾、从问题中选取典型样本实例组成训练集有很大难度。文献[4]在分析模拟PID控制器与数字PID控制器优缺点基础上，提出数模混合式 PID控制器，使系统的响应速度及参数调节能力得到一定改善，但仍属于简单PID控制范畴，其固有缺点难以消除。文献[5]研究了模糊自适应PID 控制，改善了系统的动、稳态性能，抗干扰能力及鲁棒性较强，但算法的模糊规则及隶属函数的建立完全凭经验且规则较难建立。为此，将模型参考自适应PID控制器应用到主动磁悬浮系统中，通过仿真分析验证其控制效果。
主动磁悬浮控制系统建模
单自由度主动磁悬浮控制系统原理如图1所