《磁悬浮平台同步控制研究现状分析》1600字

磁悬浮平台同步控制研究现状分析综述磁悬浮平台一般是由多个独立电磁悬浮系统所产生电磁力来支持。

因此控制这些独立电磁分布系统间电磁力的同步性就成为一个关键问题。

磁悬浮平台的控制目的主要表现在提高悬浮气隙动态同步性能REF_Ref104461019\n\h[29]。目前已有很多对应的同步控制策略。（1）主令同步控制主令同步控制策略具有结构简单、容易实现等特点，该同步控制算法结构图如REF_Ref104152337\h图11所示。在分析了主控制器和从控制器工作原理后设计主令同步控制系统的方案。在这种同步控制结构中，每个独立的电磁悬浮系统都是一个独立的闭环系统，每个子系统都是以提供相同的输入信号来达到同步控制的目的，忽略了子系统之间的通信。图STYLEREF2\s1SEQ图\*ARABIC\s21主令同步控制结构框图（2）主从同步控制主从同步控制结构的控制方式是给定的输入信号仅在第一个单一电磁悬浮系统上工作，其他电磁悬浮系统的输入参考信号来自前一个电磁配电悬浮系统的输出，使系统的从磁分配系统始终可以通过改变主磁分配的运动状态进行调整。控制效果优于主令同步控制。尽管相对于主令控制而言，该同步控制策略解决了系统集成问题，但是该控制方法存在着不容忽视的非同步弊端。在磁路中存在着一些不确定因素会影响主控制器对被控对象的调节能力，使其不能保证稳定地工作。这些不确定性包括：外部扰动（如电源波动），负载变化等。如从磁分配系统受扰动时，主磁分配系统就不能作相应调整以维持同步工作。主从同步控制结构框图如REF_Ref104147221\h图12所示。图STYLEREF2\s1SEQ图\*ARABIC\s22主从同步控制结构框图（3）交叉耦合同步控制以交叉耦合控制策略为基础的系统工作时，每一个单电磁悬浮系统都含有2个反馈信号，分别为其输出反馈值和磁悬浮系统输出差值加权反馈值，即将2个磁悬浮系统同步误差值与加权放大信号相乘输入为同步补偿信号。

若某磁悬浮系统出现中断现象，则另一磁悬浮系统将适时调整输出得到相似的输出信号来弥补不同步给系统带来的冲击。由于此控制方式具有较好的鲁棒性能和抗干扰性能；因此，可作为独立控制系统使用。

但是它在结构上及计算过程上都比较繁杂，不适用于大于2个子系统使用REF_Ref104461042\n\h[30]。交叉耦合同步控制结构框图如REF_Ref104147310\h图13所示。图STYLEREF2\s1SEQ图\*ARABIC\s23交叉耦合结构框图（4）偏差耦合控制结构偏差耦合控制结构就是通过对比某一改变磁悬浮导向装置和导轨间间隙改变量和其余磁悬浮导向装置及导轨间间隙来合理操作偏差量的一种高级控制手段。

所期望的偏差量由独立磁悬浮装置位置补偿器增益和剩余全部单个磁悬浮装置气隙间距偏差获得的REF_Ref104461077\n\h[31]-REF_Ref104461079\n\h[32]。偏差耦合同步控制结构框图如REF_Ref104147537\h图14所示。图STYLEREF2\s1SEQ图\*ARABIC\s24偏差耦合结构框图（5）相邻交叉耦合同步控制相邻交叉耦合同步控制策略的基本思路是每个子系统仅考虑本身跟踪误差及与其相邻两子系统同步误差的影响，并通过系统间相互传递及补偿最终实现同步。

该方法可以使整个控制系统具有较高的控制精度；同时能够有效地降低系统对外部扰动的敏感度，提高鲁棒性能。

该控制方式是一种局部耦合补偿控制方式，但子系统较多的情况下还会造成一定的滞后性，进而对系统同步控制性能造成影响，所以在应用中应重视子系统个数。相邻交叉耦合同步控制结构框图如REF_Ref104147735\h图15所示。图STYLEREF2\s1SEQ图\*ARABIC\s25相邻交叉耦合结构框图（6）环形耦合控制结构环形耦合控制策略考虑了各轴系输出状态对给定状态（跟踪误差）和轴系输出状态（同步误差）对相邻轴系输出状态。

通过将上述两种不同类型的偏差引入控制器中来实现系统的闭环控制。这种策略可以保证闭环回路是渐近稳定的，并且使整个控制系统具有较高的精度和鲁棒性能。

任一轴单磁悬浮装置的输出气隙发生变化，均会在邻近单轴磁悬浮装置上产生反馈。

所有独立磁悬浮装置相互连接最后构成耦合环REF_Ref104461106\n\h[33]-REF_Ref104461108\n\h[34]。为了消除单磁悬浮装置之间的机械耦合，REF_Ref104148356\h图16为环形耦合控制的结构示意图。图STYLEREF2\s1SEQ图\*ARABIC\s26环形耦合结构框图环形耦合控制策略建立在对相同给定控制进行耦合补偿的原理之上。

当考虑各轴输出对给定状态的误差，同时考虑轴输出对相邻轴输出误差。

这种控制器可用于实现任意两个独立控制系统间的解耦和闭环系统稳