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小型磁浮離心泵其典型應用在於血液之輸送,己成為人工心臟之主要組件.本文之目的即是針對小型磁浮離心泵之多變數控制作探討,在方便實施與增加系統強健性的考量下,本文採用滑動模式控制作為設計控制器的理論基礎,並且將受控體於平衡點處線性化,設計出適合小型磁浮離心泵之多變數滑動模式控制器.為驗證控制器之效果,本文建立一套小型磁浮離心泵實驗系統.進行系統性能之測試,小型磁浮離心泵包括永久磁鐵構成之徑向軸承,達成被動式之離心泵轉子徑向位置控制,再利用電磁鐵與永久磁鐵構成之軸向軸承以主動控制方式控制離心泵轉子在軸向之位置.實驗係以渦流感測器做位置之量測,控制轉動圓盤之位置和角度,並利用磁耦合使馬達能無接觸的帶動離心泵轉子旋轉.實驗結果顯示,本文提出之多變數滑動模式控制器,適用於離心泵轉子之定位控制.由於系統本身因偏心和徑向磁浮軸承之磁力不均勻,無法克服旋轉時產生之離心力,因此造成離心泵轉子偏離中心線而呈現徑向之震動,使穩態之位置反應具有嚴重之抖震現象,此即為位置誤差之主要成分.改善方法是將徑向控制改成主動控制,然後再進行多變數滑動模式控制,此為後續研究的一項主題.另外,本文與現有磁浮離心泵在徑向軸承的結構上不同處,是採用同心環永久磁鐵組成之徑向磁浮軸承.如此,可加強徑向支持力,增加可靠性.
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