文档介绍：磁悬浮试验系统控制子系统模型
背景
磁悬浮试验系统主要完成无接触式固体火箭发动机稳定起浮和克服发动机燃烧过程中产生的扰动力,从而磁悬浮试验系统的控制技术成为其关键技术之一。对全系统分析建立模型,计算求解其控制律并用模拟电路来实现。
电磁轴承模型
电磁轴承是被控对象,其结构如图2-1,
电磁轴承由定子和转子组成,定子是带有线圈的电磁铁,转子是发动机,转子只有上下运动的一个自由度。同过改变电流来改变电磁力,克服扰动力使转子在稳定位置。从而电流为控制量,位移为被测量,干扰力为干扰量。
当转子仅平动,不转动时电磁铁线圈的结构与系统的电学方程为:
当发动机在X方向受到外部干扰力时,单自由度的运动方程为:

式中:为电磁铁中的电流;为位移刚度系数,其物理意义和一般机械系统中的弹簧刚度相同。为电流刚度系数。
对上式取拉氏变换可得轴承-发动机系统的传递函数为:
即:
模型为:
图2-1电磁轴承模型
其中求解得到:
Kyy =-+005;Kyi =
由此可以看出,电磁轴承中位移和电流、位移和干扰力之间是二阶不稳定环节,因此必须对其进行控制。
电磁轴承的结构参数为:
(v0=4*pi*1e-7;%真空磁导率
s0=1905*1e-6;%气隙横截面积1905MM2
x0=-3;%;I0=2;%偏置电流2A
N=192;%线圈匝数;m=72 %发动机质量)
3位移传感器模型
任何离开平衡位置的位移均可用非接触的传感器来测量,由于系统是根据传感器所测量的位移信号进行控制,因此除控制器的实现外,电磁轴承系统的性能还与所采用的位移传感器有很