磁懸浮軸承中冗余位移傳感器測量模型與誤差修正研究.pdf

1、磁懸浮軸承依靠可控電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮在設(shè)定位置，具有無機械接觸、無摩擦、無磨損等優(yōu)點，是機床主軸、磁懸浮多電發(fā)動機等關(guān)鍵裝備中高性能轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的理想支承方式。隨著對裝備可靠性要求的不斷提高，磁懸浮軸承的可靠性問題成為了目前磁懸浮軸承技術(shù)的研究重點。
　　磁懸浮軸承依賴閉環(huán)控制實現(xiàn)其性能，位移傳感器是閉環(huán)控制中的關(guān)鍵部件。若位移傳感器出現(xiàn)故障，軸承系統(tǒng)將失去該傳感器所在自由度的穩(wěn)定條件，從而導致轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。采用冗余傳感器技術(shù)可顯著提高磁懸

2、浮軸承系統(tǒng)的可靠性；但在冗余位移傳感器使用過程中，常常由于不理想的傳感器布局與裝配，給控制系統(tǒng)引入測量誤差，直接影響了磁懸浮軸承系統(tǒng)的控制精度與可靠性。
　　本文開展了針對磁懸浮軸承冗余傳感器技術(shù)的研究，首先分析了磁懸浮軸承系統(tǒng)的機械、控制結(jié)構(gòu)，建立不同安裝角度參數(shù)下的傳感器測量模型；然后分析了不同的誤差因素，如磁懸浮軸承支架傾斜、傳感器安裝傾斜、傳感器檢測中心與機械中心不重合等所導致的誤差形式，分析了上述因素對磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子位移

3、檢測精度的影響機理；再次，建立了含冗余傳感器的磁懸浮軸承控制系統(tǒng)，對控制系統(tǒng)中各單元進行建模，并基于Matlab-simulink平臺進行了誤差修正的仿真分析；最后，提出了離線迭代方法，進行了冗余位置傳感器坐標變換實驗驗證，實驗結(jié)果表明，冗余位移傳感器產(chǎn)生的測量誤差可能導致磁懸浮軸承控制系統(tǒng)精度降低甚至失控，而本文討論的方法能有效降低不理想的傳感器布局與裝配對轉(zhuǎn)子控制精度與穩(wěn)定性的影響。
　　本文創(chuàng)新點在于：（1）建立了冗余傳感器