基于DSP的磁力軸承控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、主動磁懸浮軸承(AMB)是一種新型的支撐部件，利用受控電磁力將轉(zhuǎn)子無接觸地懸浮支撐在定子中間。它具有無機械接觸、無潤滑、無磨損、高速度等許多傳統(tǒng)機械軸承無法比擬的優(yōu)勢?？刂葡到y(tǒng)(傳感器、控制器和功率放大器)是磁力軸承的關鍵部分，其性能的好壞直接影響到磁力軸承的性能。本文以帶傳感器的五自由度磁力軸承為研究對象，針對控制系統(tǒng)的三個部分進行了研究。 本文首先介紹國內(nèi)外磁力軸承的發(fā)展概況、特點及趨勢。分析五自由度磁力軸承系統(tǒng)的構(gòu)成，對各

2、個部分及其相互之間的關系做了詳細的說明。并且根據(jù)電磁學的基本原理，推導出單自由度磁力軸承的數(shù)學模型。針對磁力軸承的特點，分析轉(zhuǎn)子位移檢測的特殊要求，并比較幾種常用的位移傳感器的優(yōu)缺點。根據(jù)磁力軸承控制系統(tǒng)的具體要求，提出控制器硬件系統(tǒng)的總體方案。采用TMS320C6713A數(shù)字處理器作為數(shù)字控制器的核心，配以信號調(diào)理模塊、A/D模塊、D/A模塊、串口通信模塊等外設為算法的實現(xiàn)搭建了良好的硬件平臺。根據(jù)磁力軸承對功率放大器的電流響應速度、

3、紋波和效率的要求，比較磁力軸承常用的幾種的功率放大器，并詳細介紹高效率的PWM開關功率放大器的原理。 目前，磁力軸承的控制器設計通常是在平衡點附近進行線性化，按照線性理論設計線性控制器。這樣設計的控制器在平衡點附近可以得到比較好的控制效果，但是當轉(zhuǎn)子受到較大的擾動到達極限位置或系統(tǒng)某些參數(shù)值發(fā)生改變時，可能會出現(xiàn)長時間的頻繁振蕩，積分飽和或超調(diào)過大等現(xiàn)象。結(jié)合各種改進型PID控制算法的優(yōu)點，采用變參數(shù)PID控制算法，建立參數(shù)規(guī)則