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摘要：本文是以次优控制器的状态方程为依据建立控制器仿真模型,结合算例利用MATLAB编程计算单盘转子系统的状态方程和控制器状态方程,建立转子系统标准H∞控制仿真模型.模拟单盘转子在不平衡力的作用下,通过临界转速时的振动控制情况,从仿真分析可知鲁棒控制器对建模中

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关键词：鲁棒控制；转子系统；稳定性

【分类号】：TP273

前言

近年来转子振动主动控制得到了广泛的研究,控制理论中的许多方法都应用到转子振动主动控制中,并取得了很多成果.实际转子系统的完整数学描述往往很复杂,阶次较高,作为被控对象的模型转子系统与实际转子系统总是存在着误差,同时转子系统的结构参数如质量、刚度等也存在着不确定性.由于误差的存在往往会降低控制系统的性能,有时还会破坏控制系统的稳定性.因此转子系统振动主动控制器应具有稳定鲁棒性及鲁棒性能[1].

1.鲁棒控制的基本思想

鲁棒控制器设计问题,就是根据给定的标称模型∑0和不确定性集合△∑的某一描述,基于鲁棒性分析得到的结果来设计一个控制器C,使得（∑0,△∑）和C构成的系统都满足期望的要求.

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2.H∞控制理论

所谓H∞控制,就是用H∞范数作为目标函数的最优或次优控制.通过对鲁棒控制理论的了解可知,许多鲁棒稳定或鲁棒性能准则均可以用适当的传递函数的H∞范数约束条件来描述.因此,对于线性系统来讲,许多鲁棒控制系统的设计问题,都可以转化为求使得闭环系统满足期望的H∞范数条件的控制器的问题[3].

3.2转子系统鲁棒控制计算机仿真

利用本章所讲述的控制器设计方法,结合算例,分析控制方案,并利用MATLAB编程计算该单盘转子系统的状态方程和控制器状态方程.在左支承处增设可控锥形挤压油膜阻尼器,利用可控挤压油膜阻尼器轴承产生的非线性油膜力主动逼近线性转子系统的H∞控制力,从而实现用可控挤压油膜阻尼器轴承主动控制转子系统振动的目标.本文应用Simulink建立转子系统标准H∞控制仿真模型.

本文以H∞次优控制器的状态方程为依据建立的控制器仿真模型.对该系统结构参数存在扰动的情况下,引入内部反馈环的概念,进行扩阶后,形成新的结构参数不确定系统的状态方程.输入w即为施加在m2上的不平衡力与传感器噪声之和.通过对质点m1振动幅度的期望值与输出的观测值y进行比较,重新进入反馈系统.以此使m1振动幅值最终达到期望值constant.

4结论

本文利用控制理论对刚度参数扰动的转子支撑系统进行次优控制器设计.并结合MATLAB软件中的Simulink工具箱对本文设计的控制器进行仿真.并对本文所采用的单盘转子模型进行了鲁棒控制仿真.模拟单盘转子在不平衡力的作用下,通过临界转速时的振动控制情况.在对受控前后的输出信号图像的比较后发现,受控后输出信号幅值比受控前的输出信号幅值小很多.

参考文献

[1]顾家柳.转子系统振动主动控制的目的及对策.振动与冲击,1993,2：1～7

[2]梅生伟,申铁龙,刘康志编著.现代鲁棒控制理论与应用.清华大学出版社.2003,9：61～64

[3]梁智权.具有油膜轴承的柔性转子系统振动主动控制.西南交通大学学报.2002,11：16～19

[4]刘雍,朱均,顾家柳.一类质量参数不确定转子系统的控制设计.西安交通大学学报.1996.10：83～88

[5]何联,赵文斌,于达仁.摄动矩阵的分解.电机与控制学报.2004.9：275～277

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