第25卷第9期Vol.25No.9控制与决策ControlandDecision2010年9月Sep.2010基于坐标变换的径向主动磁轴承容错控制文章编号:1001-0920(2010)09-1420-06崔东辉,徐龙祥(南京航空航天大学机电学院，南京210016)摘要:针对安装3个位移传感器的六极径向主动磁轴承,研究了基于坐标变换的位移传感器容错控制算法;在电流分配矩阵重构法的基础上,提出了基于坐标变换的执行器容错控制算法;并将这两种算法结合,提出了基于坐标变换的位移传感器和执行器容错控制算法;最后,在一个两自由度径向主动磁轴承实验台上对该容错控制算法进行了实验研究.实验结果表明,采用新容错控制算法可以最多在1个传感器故障和3个励磁线圈同时故障的情况下实现转子的稳定悬浮.关键词:径向主动磁轴承；容错控制；坐标变换中图分类号:TP273文献标识码:AFaulttolerantcontrolofradialactivemagneticbearingbasedoncoordinatetransformationCUIDong-hui,XULong-xiang(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China．Correspondent：CUIDong-hui，E-mail：cdhuinuaa@nuaa.edu.cn)Abstract:Thefaulttolerantcontrolmethodofdisplacementsensorbasedoncoordinatetransformationisstudiedaccordingtoasix-coreradialactivemagneticbearingequippedwiththreedisplacementsensors.Thecoordinatetransformation-basedactuatorfaulttolerantcontrolmethodonthebasisofcurrentdistributionmatrixreconstructionispresented.Thecombinationofthesetwomethodsderivesanewfaulttolerantcontrolmethodofdisplacementsensorsandactuatorbasedoncoordinatetransformation.Experimentalstudyonthenewfaulttolerantcontrolmethodisdonewithatwodegreeoffreedomactivemagneticbearingtestrig.Theresultsshowthatthestablesuspensionofrotorcanbeachievedbyusingthenewcontrolmethodevenifonedisplacementsensorandthreecoilsfailatthesametime.Keywords:Radialactivemagneticbearing；Faulttolerantcontrol；Coordinatetransformation1引引引言言言主动磁轴承是一种通过可控电磁力实现转子稳定支承的新型轴承,其主要优点是:无机械摩擦、无需润滑、工作转速高.这样它可以在极端温度条件和真空环境下工作,而且其支承刚度和阻尼可控,因此主动磁轴承是一种高性能轴承,具有广阔的应用前景[1].主动磁轴承作为一种先进的工业技术,正逐渐走出实验室,应用于实际的工业设备.主动磁轴承目前主要应用在透平机械上,如涡轮分子泵、储能飞轮和压缩机[2-9].国际上一个新的研究方向是将主动磁轴承用于航空发动机[10,11];另一个研究热点是将主动磁轴承用于核能涡轮发电设备[12,13].随着主动磁轴承应用范围的逐步扩大,主动磁轴承的可靠性也变得越来越重要.主动磁轴承的可靠性已成为其广泛应用的一大障碍.从20世纪90年代开始,很多研究人员开始研究磁轴承执行器的容错控制.文献[14]针对径向磁轴承提出了偏置电流线性化理论,并在该理论的基础上提出了基于电流分配矩阵重构的径向主动磁轴承执行器容错控制算法.国外很多学者都采用该理论研究主动磁轴承的容错控制问题.[15,16]采用电流分配矩阵重构法对一种磁路耦合的八极异极分布的径向磁轴承容错特性进行研究;[17,18]采用偏置电流线性化理论对一个径向和轴向复合结构的磁轴承执行器的容收稿日期:2009-08-16；修回日期:2009-11-14.基金项目:国家高技术研究发展计划项目(2006AA05Z205)；国家自然科学基金项目(50437010)；江苏省“六大人才高峰”项目(07-D-013).作者简介:崔东辉(1980−),男,河南平顶山人,博士生,从事主动磁悬浮轴承技术的研究；徐龙祥(1959−),男,山西鹰潭人,教授,博士生导师,从事主动磁悬浮轴承技术的研究.第9期崔东辉等:基于坐标变换的径向主动磁轴承容错控制1421错特性进行了仿真研究,进一步扩展了偏置电流线性化理论的应用范围;[19]对一个无轴承电机的线圈断路失效进行了容错实验研究.目前国内对这方面的研究比较少.[20]采用偏置电流线性化理论对一个八极的磁路耦合径向执行器的冗余特性进行了仿真研究.本文针对安装3个位移传感...
