新型低功耗永磁偏置混合磁軸承的研究.pdf

1、磁懸浮軸承是利用非接觸的磁力作用，將轉子懸浮起來，實現(xiàn)定子與轉子之間的無摩擦運行。磁懸浮軸承具有無摩擦、噪音小、高轉速、壽命長等優(yōu)點，可應用于風力發(fā)電、真空超凈環(huán)境、高速機床、機械加工、旋轉電機、運輸醫(yī)療等領域。
　　為解決目前磁軸承結構中存在的重力干擾、功耗大、磁路耦合、控制復雜、成本高等問題，本文提出了新型低功耗永磁偏置混合磁軸承的結構。采用永磁“上吸下斥”作用力抵消轉子的重力；采用電磁與永磁之間的排斥力調節(jié)轉子的徑向位移，可

2、以按“同增同減法”或PID（Proportion Integration Differentiation）算法調節(jié)±X和±Y方向上線圈的控制電流；采用電磁永磁與吸力盤之間的吸引力調節(jié)轉子的軸向位移，軸向偏置電流為零，能降低電流消耗。在所用材料研究的基礎上，推導了與磁軸承結構相符的重力抵消力、徑向調節(jié)力、軸向調節(jié)力表達式，得到了磁懸浮轉子單自由度和五自由度數(shù)學模型、位移剛度系數(shù)、電流剛度系數(shù)和S域傳遞函數(shù)，仿真了磁軸承結構中的磁力線分布和

3、五自由度磁懸浮轉子運動情況。
　　研究了磁軸承的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)采用無傳感器檢測的“高頻注入參數(shù)估計法”測量轉子位移，節(jié)省電渦流位移傳感器，降低成本，內環(huán)采用霍爾電流器件ACS712測量線圈電流，提高電流的響應速度。設計了10路電流和5路位移輸入電路及10路PWM（Pulse Width Modulation）輸出電路，求解了電路的輸入輸出關系，得到了控制電路的傳遞函數(shù)，得到了雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，仿真了傳統(tǒng)PID控制下的

4、響應曲線。為適應建模不準確，非線性、不確定、不確知系統(tǒng)的控制需要，研究基于RBF（Radial Basis Function）預測模型的神經網絡 PID算法，通過神經網絡的離線和在線訓練，不斷修改權值，提高了系統(tǒng)的魯棒性和自適應性，仿真表明神經網絡PID下的系統(tǒng)響應具有更小的超調量和更短的穩(wěn)定時間。
　　搭建了磁懸浮實驗臺，繪制了軟件流程圖，研發(fā)了CCS與VC++實驗程序代碼，得到了實驗數(shù)據(jù)和曲線，實驗表明：轉子位移波動在±0.1