磁懸浮系統(tǒng)主軸的動態(tài)特性分析及PID控制器參數(shù)的優(yōu)化.pdf

1、主動磁軸承是一種典型的機電一體化產(chǎn)品,是一種新型的高性能支承部件.其具有無摩擦、無磨損、無需潤滑以及壽命長等一系列傳統(tǒng)的滾動軸承和滑動軸承所無法比擬的優(yōu)點.隨著主動磁軸承技術逐漸被人們認識和掌握,主動磁軸承將廣泛的應用于以下領域:航空航天領域、真空技術領域、機床與高速旋轉(zhuǎn)機械、能源交通等.然而,目前在主動磁軸承研究中存在著一個突出問題,即在研究主動磁軸承控制系統(tǒng)時,往往將主軸作為剛體處理,而在研究磁懸浮轉(zhuǎn)子的動力學特性時,將支承按剛性處

2、理.主動磁軸承是典型的機電一體化產(chǎn)品,磁懸浮控制系統(tǒng)是為磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提供合適的支承阻尼和剛度,磁懸浮轉(zhuǎn)子的動態(tài)特性是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)動態(tài)特性和主動磁軸承特性共同作用的結(jié)果.該文在分析主動磁軸承工作原理的基礎上,分別建立了剛性、柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的數(shù)學模型.主動磁軸承支承是彈性的,將主軸分別簡化為單圓盤轉(zhuǎn)子、多圓盤轉(zhuǎn)子等進行研究,應用傳遞矩陣法計算出在支承剛度變化時的轉(zhuǎn)子動態(tài)特性、固有頻率和振動主模態(tài)等特性的變化.提出了磁懸浮控制系統(tǒng)為磁懸浮轉(zhuǎn)子提供

3、合適的支承剛度和阻尼.磁軸承控制系統(tǒng)的參數(shù)設計不僅靠控制系統(tǒng)的分析確定,也應考慮磁懸浮轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)動態(tài)特性.磁軸承控制器的研究是其中至關重要的一環(huán),控制器性能好壞影響到磁軸承的動態(tài)性能和轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)精度,直接關系到磁軸承能否應用.該文分析了典型PID控制器存在的兩個弊端,提出了磁軸承控制器的四種模型.通過對這四種模型的仿真研究,分析了各模型中比例系數(shù)、積分時間常數(shù),微分時間常數(shù)及局部反饋系數(shù)對系統(tǒng)性能的影響,并給出了各參數(shù)較為理想的參考值及階