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研究生:吳順淵
研究生(外文):Wu, Shun-Yuan
論文名稱:LQR應用於磁浮軸承之設計研究
論文名稱(外文):The design and Research of LQR Control Theory for Magnetic Bearings
指導教授:周康樂
指導教授(外文):Chou, Cang-Leh
學位類別:碩士
校院名稱:中正理工學院
系所名稱:造船工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1998
畢業學年度:86
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:磁浮軸承PD控制器PD控制器回授控制最佳控制
外文關鍵詞:PD-controlleroptimal controlmagnetic bearingfeedback control
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磁浮軸承是指轉子受磁力作用而懸浮在空中運轉,是目前世界上最新支
撐方式的軸承之一。本文試圖探討主動磁浮軸承應用在轉動機械上最佳
控制之設計,主要是將PD控制器實現在剛體轉子系統的兩座主動磁浮軸
承上,藉由最佳控制方法,研究在轉子運轉狀況下所能獲致適當之剛性
和阻尼。此一設計乃結合了線性二次最佳調整器(LQR)的設計、回授控制
、電腦輔助模擬及磁浮軸承在轉子試驗模型上實際地運轉,可研究出LQR
系統設計對轉子系統功能的影響程度,使磁浮軸承穩定的運轉,日後可
以應用在剛體或柔體轉子機械系統上,從而以磁浮軸承來協助解決有關
轉子與軸承之間的摩擦接觸所引起的振動、噪音等各種的困擾問題。
Active magnetic bearing(AMB) has many advantages for industrial
applications due to its unique properties of non-contact,
elimination of lubrication, no vibration and low noise. This
paper describes the design procedure by using linear quadratic
regular(LQR) control theory to apply magnetic bearings and
examine those bearing performances on a rigid-rotor testing rig.
The study also includes:stability, damping, stiffness and
steady-state response. Comparing the test results with analysis,
it shows that the general LQR process can apply to determine
the parameters for the AMB controller effectively.
1.緒論………………………………………………………………1
1.1.文獻回顧……………………..………………………………1
1.2.研究動機與目的……………...………………………...…4
1.3.研究方法………………………..……………………………5
1.3.1.狀態回授控制方面…….……………….…………5
1.3.2.系統模型整合實驗方面.…………………………6
1.4.論文架構…………………………………………………….6
2.主動式磁浮軸承簡介………………..…………………………..8
2.1.磁浮軸承之基本原理………………………………………8
2.2.主動式磁浮軸承的磁力分析...…………………………...9
2.3.控制系統的基本設計原則……………………………….12
3.磁浮軸承轉子系統模式………..………………………………14
3.1.實驗設備之建立…………………………………………14
3.2.軸承致動器之運動方程式……………………………….19
3.3.磁浮軸承剛體轉子系統之運動方程式…………………21
4.控制方法…….…………………………………………………..31
4.1.狀態回授控制之設計……………………………………..31
4.2.線性二次最佳控制設計…………………………………..33
5.實驗結果與討論……………..…………………………………………44
5.1.實驗數據之模擬結果與討論…………………………….44
5.2.實驗結果與討論…………………………………………..53
6.結論與建議…..………………………………………………….63
6.1.結論…………………………………………………………63
6.2.未來研究方向與建議…………………………………….65
7.參考文獻………………………………………………………..67
附錄…………………………………………………………………71
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