主動磁軸承電主軸最優(yōu)控制器設計與實驗研究.pdf

1、磁懸浮軸承是利用電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮于空間,使轉(zhuǎn)子和定子之間沒有任何機械接觸的一種新型高性能軸承,它具有無摩擦、無磨損、無需潤滑、無油污染、低能耗、低噪音、壽命長等優(yōu)點,在高科技領域具有廣泛的應用前景。本課題研究了一種新型的交流主動磁軸承電主軸系統(tǒng),主要研究內(nèi)容如下:
　　 首先,介紹了一種新型五自由度交流主動磁軸承電主軸總體結(jié)構(gòu),并分別對徑向兩個自由度的三相交流主動磁軸承和軸向單自由度主動磁軸承進行詳細介紹,包括磁軸承的結(jié)構(gòu)、工作

2、原理、數(shù)學模型等,并建立了五自由度交流主動磁軸承電主軸系統(tǒng)狀態(tài)方程,給出了電主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后,針對五自由度主動磁軸承系統(tǒng)是一個多變量的線性定常系統(tǒng),采用最優(yōu)控制理論中線性二次型性能指標分別設計了五自由度交流磁軸承電主軸集中和分散最優(yōu)控制器,并通過Matlab軟件對集中和分散控制器進行了仿真試驗和性能比較。仿真結(jié)果表明采用線性二次型最優(yōu)控制器設計的分散控制器能滿足交流磁軸承性能的要求,為研制五自由度交流主動磁軸承控制器提供了有力的理論依

3、據(jù)。其次,采用TMS320F2812 DSP作為五自由度主動磁軸承電主軸數(shù)字控制系統(tǒng)的微處理器,設計了數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件電路,并用C語言和匯編語言混合開發(fā)了與硬件系統(tǒng)配套的控制軟件。最后以三相交流主動磁軸承為實驗對象,對五自由度主動磁軸承電主軸進行了局部試驗研究,介紹了控制器控制參數(shù)整定方法和調(diào)試步驟,進行了起浮試驗、穩(wěn)定懸浮試驗、抗干擾試驗,對實驗結(jié)果進行分析,給出了試驗結(jié)論。
　　 理論研究與試驗表明:研究設計了用于支承高速