離心機再次開疆?dāng)U土運用到航天領(lǐng)域

發(fā)布時間：

2017-05-09

概要：

離心機

　　上海盧湘儀離心機儀器有限公司在離心機系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種基于自適應(yīng)魯棒控制的離心機控制系統(tǒng),它對離心機系統(tǒng)和電機具體參數(shù)的不確定性非線性變化與外界各種振動搖擺以及空間氣動力學(xué)的干擾力矩的敏感性較低,可以補償非線性不確定變化量及干擾力矩的影響,改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性,進(jìn)步系統(tǒng)自適應(yīng)能力,因此具有較好的魯棒性。筆者提出的控制算法在離心機系統(tǒng)平臺上進(jìn)行試驗,用試驗結(jié)果驗證了這種方法的有效性。盡管高速旋轉(zhuǎn)時外界各種環(huán)境狀況和吊艙負(fù)載的變化不同,對系統(tǒng)的影響很大,但離心機控制系統(tǒng)仍表現(xiàn)出滿足的控制性能。可以在離心機正常工作時，方便、迅速地測出轉(zhuǎn)速及溫度等重要參數(shù)，與其它方法相比具有較強的實用性和安全性。
　　離心機是醫(yī)療和科研中的一項重要設(shè)備，其中，超速離心已成為一種不可缺少的重要技術(shù)，它不但能分離純化某一物質(zhì)，而且還可以分析、測定他們的一些物理、化學(xué)參數(shù)，例如研究沉降系數(shù)、分子量、擴(kuò)散系數(shù)、分子的大小和形狀等。因其工作參數(shù)(轉(zhuǎn)速、溫度)的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到醫(yī)療和科研工作的質(zhì)量，如提取的樣品純度、分層效果及梯度密度離心是否能達(dá)到要求、是否能保持樣本的活性等，所以對離心機的主要參數(shù)進(jìn)行測試顯得尤為必要。離心機的測試主要包括轉(zhuǎn)速、溫度、離心半徑、噪音等參數(shù)，其中轉(zhuǎn)速及溫度是測試重點和難點。
　　離心機由拖動計算機組成,完成將上級傳來的命令值與用傳感器丈量的離心機實際旋轉(zhuǎn)角速度和角加速度值進(jìn)行比較得到誤差,計算機對此誤差用自適應(yīng)魯棒控制算法處理,得到控制信號Ｕａ(ｔ)后經(jīng)可控硅功率放大控制伺服系統(tǒng)驅(qū)動電動機,轉(zhuǎn)動大臂架和吊艙正確按照期看的角速度曲線變化。為了改善離心機的控制性能和穩(wěn)定性,進(jìn)行了離心機的自適應(yīng)魯棒控制系統(tǒng)研究;基于電動機與離心機相連的結(jié)構(gòu),設(shè)計了控制器以期得到滿足的控制性能;首先提出了一種基于自適應(yīng)魯棒控制器的離心機控制系統(tǒng),針對離心機模型設(shè)計了自適應(yīng)魯棒控制算法;試驗結(jié)果證實了該控制算法的有效性;在環(huán)境條件不同的情況下,離心機控制系統(tǒng)仍表現(xiàn)了滿足的控制性能。
　　隨著航空航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,離心機的用途越來越廣泛。離心機系統(tǒng)可以通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生幾十倍重力加速度的超重環(huán)境,可在地面模擬練習(xí)航天員和飛行員的身體承受能力,檢驗儀器設(shè)備的性能指標(biāo)。早期的離心機控制系統(tǒng)由模擬分立元件組成,性能已不能滿足如今新一代航空航天飛行器的要求。離心機控制系統(tǒng)固然是全數(shù)字式的,但控制算法采用的還是經(jīng)典的ＰＩＤ控制,設(shè)計中往往回避了系統(tǒng)中參數(shù)不確定性變化和外界環(huán)境帶來的干擾力矩的影響因素,因而對系統(tǒng)參數(shù)不確定性變化與高速運行中的振動、搖擺、負(fù)載變化和空間氣流等帶來的干擾力矩沒有好的抑制作用。離心機控制系統(tǒng)所擔(dān)負(fù)的是對時效性要求較高的任務(wù),它需要在高速旋轉(zhuǎn)時能正確跟蹤各種不同類型變化的加速度曲線,以便獲得期看的超重環(huán)境。

關(guān)鍵詞：