磁悬浮轴承控制策略设计及性能对比

一、系统建模与问题分析

1.动力学模型建立

• 转子动力学方程：
  包含平动（x, y, z）和转动（θ_x, θ_y）自由度的刚体模型，考虑陀螺力矩项：

其中J 为转动惯量矩阵，ω 为角速度，
Mmag 为磁轴承力矩，
Mdist 为扰动力矩。

• 磁轴承力模型：
  线性化磁力-电流-位移关系：

ki为电流刚度，ks为位移刚度。

2.关键挑战

• 陀螺效应：高速旋转时，转子角动量引发交叉耦合力矩（如θ_x与θ_y耦合）。
• 质量不平衡：周期性离心力导致同步振动（频率与转速一致）。
• 多自由度耦合：径向平动与倾斜自由度动态耦合。

二、控制策略设计与对比

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