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Ｑ二兰２轴承２００８年１期

Ｂｅａｒｉｎｇ２００８，Ｎｏ．１９—１２

ＣＮ４１—１１４８／ＴＨ

基于神经网络逆系统的单自由度混合磁轴承控制器设计

杨泽斌，孙玉坤，朱烧秋，刘贤兴

（江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江２１２０１３）

摘要：在介绍永磁偏置单自由度混合磁轴承的结构和运行机理基础上，导出了磁轴承吸力方程。建立磁轴承控

制系统的数学模型并验证了其可逆性，构造出其神经网络阶逆系统并与原系统复合成阶伪线性复合系统，

采用ＰＩＤ进行闭环综合。数据仿真和试验结果表明，该控制策略能有效改善永磁偏置单自由度磁悬浮轴承的

控制效果，所设计的控制系统具有良好的动、静态性能。

关键词：电磁轴承；永磁偏置；神经网络逆系统

中图分类号：ＴＨ１３３．３１文献标志码：Ａ文章编号：１０００—３７６２（２００８）０１—０００９—０４

ＤｅｓｉｇｎｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒＳｉｎｇｌｅＤｅｇｒｅｅｏｆＦｒｅｅｄｏｍＨｙｂｒｉｄ

Ｍａｇｎｅｔｉｃａｅａｒ￣ＢａｓｅｄｏｎＮｅｕｒａＮｅｌｔｗｏｒｋｔｈ—ｏｒｄｅｒＩｎｖｅｒｓｅＳｙｓｔｅｍ

ＹＡＮＧＺｅ—ｂｉｎ，ＳＵＮＹｕ—ｋｕｎ，ＺＨＵＨｕａｎｇ—ｑｉｕ，ＬＩＵＸｉａｎ—ｘｉｎｇ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｎａｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉｎａｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｐｅｒｍｎａｅｎｔｍａｇｎｅｔｂｉａｓｅｄｓｉｎｇｌｅｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍｈｙ—

ｂｒｉｄｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｔｉｎｇ，ｔｈｅｅｑｕａｔｉｏｎｏｆａｔｔｒａｃｔｉｏｎｉｓｄｄｅｕｃｅｄ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｏｌｆｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔ．Ｉｉｔｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｉｓ

ｍｏｄｅｉｌｉｓｎｖｅｒｔｉｂｌｅ，ａｎｄＮｅｕｒａＮｅｌｔｗｏｒｋ（ＮＮ）ｔｌｌ—ｏｒｄｅｒｉｎｖｅｒｓｅｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｄｅｎａｄｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｌｌｅｏ．

ｒｉｇｉｎａｌｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｙｓｔｅｍｔｏｆｏｒｍａｐｓｅｕｄｏ—ｌｉｎｅａｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｄｅｓｉｎｇｅｄｏｆｒｔｈｅｐｓｅｕｄｏ—ｌｉｎ—

ｅａｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｙｓｔｅｍ．Ｂｏｔｈｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍ￣ａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｒｅｔｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｃａｎｉｍ—

ｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｅｌｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｂｅａｒｉｎｇａｎｄｔｈｅｗｈｏｌｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｈａｓｆｉｎｅｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔａｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｂｅａｒｉｎｇ；ｐｅｍｒｎａｅｎｔｍａｇｎｅｔｂｉａｓｄｅ；ｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｉｎｖｅｒｓｅｓｙｓｔｅｍ

磁轴承（也称磁悬浮轴承）具有无接触、高速本上改变了传统的支承形式。磁轴承按磁力的提

度、高精度、无需润滑和密封等一系列优点，从根供方式可以分为主动型磁轴承、被动型磁轴承和