离心机再次开疆扩土运用到航天领域

发布时间：2017/5/9 16:19:06      浏览:

　　上海卢湘仪离心机仪器有限公司在离心机系统模型的基础上,设计了一种基于自适应鲁棒控制的离心机控制系统,它对离心机系统和电机具体参数的不确定性非线性变化与外界各种振动摇摆以及空间气动力学的干扰力矩的敏感性较低,可以补偿非线性不确定变化量及干扰力矩的影响,改善系统的响应特性,进步系统自适应能力,因此具有较好的鲁棒性。笔者提出的控制算法在离心机系统平台上进行试验,用试验结果验证了这种方法的有效性。尽管高速旋转时外界各种环境状况和吊舱负载的变化不同,对系统的影响很大,但离心机控制系统仍表现出满足的控制性能。可以在离心机正常工作时，方便、迅速地测出转速及温度等重要参数，与其它方法相比具有较强的实用性和安全性。
　　离心机是医疗和科研中的一项重要设备，其中，超速离心已成为一种不可缺少的重要技术，它不但能分离纯化某一物质，而且还可以分析、测定他们的一些物理、化学参数，例如研究沉降系数、分子量、扩散系数、分子的大小和形状等。因其工作参数(转速、温度)的准确与否直接关系到医疗和科研工作的质量，如提取的样品纯度、分层效果及梯度密度离心是否能达到要求、是否能保持样本的活性等，所以对离心机的主要参数进行测试显得尤为必要。离心机的测试主要包括转速、温度、离心半径、噪音等参数，其中转速及温度是测试重点和难点。
　　离心机由拖动计算机组成,完成将上级传来的命令值与用传感器丈量的离心机实际旋转角速度和角加速度值进行比较得到误差,计算机对此误差用自适应鲁棒控制算法处理,得到控制信号Ｕａ(ｔ)后经可控硅功率放大控制伺服系统驱动电动机,转动大臂架和吊舱正确按照期看的角速度曲线变化。为了改善离心机的控制性能和稳定性,进行了离心机的自适应鲁棒控制系统研究;基于电动机与离心机相连的结构,设计了控制器以期得到满足的控制性能;首先提出了一种基于自适应鲁棒控制器的离心机控制系统,针对离心机模型设计了自适应鲁棒控制算法;试验结果证实了该控制算法的有效性;在环境条件不同的情况下,离心机控制系统仍表现了满足的控制性能。
　　随着航空航天产业的发展,离心机的用途越来越广泛。离心机系统可以通过高速旋转产生几十倍重力加速度的超重环境,可在地面模拟练习航天员和飞行员的身体承受能力,检验仪器设备的性能指标。早期的离心机控制系统由模拟分立元件组成,性能已不能满足如今新一代航空航天飞行器的要求。离心机控制系统固然是全数字式的,但控制算法采用的还是经典的ＰＩＤ控制,设计中往往回避了系统中参数不确定性变化和外界环境带来的干扰力矩的影响因素,因而对系统参数不确定性变化与高速运行中的振动、摇摆、负载变化和空间气流等带来的干扰力矩没有好的抑制作用。离心机控制系统所担负的是对时效性要求较高的任务,它需要在高速旋转时能正确跟踪各种不同类型变化的加速度曲线,以便获得期看的超重环境。