基于DSP的磁懸浮軸承控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、磁懸浮軸承利用磁場力將轉子懸浮于空間，使轉子和定子之間沒有任何機械接觸的一種新型高性能軸承，由于它具有無摩擦、無磨損、低能耗、壽命長以及無污染等優(yōu)點，在很多領域有著廣泛的應用前景。正因如此，國內外把磁懸浮軸承的出現(xiàn)稱為是支承技術的一場革命。而將磁懸浮技術應用于轉子的支承，完全消除軸承與轉子的機械接觸，可以大幅度提高轉速，使得轉子具有精度高、發(fā)熱少、功耗低、無噪聲和高潔凈等其它軸承支承的轉子無法企及的特點。 由于磁懸浮軸承系統(tǒng)的非

2、線性和不穩(wěn)定性，需要通過模擬控制器或數(shù)字控制器對其進行穩(wěn)定控制。磁懸浮軸承的性能優(yōu)良主要由控制器的好壞決定，它不但決定了磁軸承系統(tǒng)穩(wěn)定懸浮與否，而且還直接影響到磁軸承的動態(tài)特性和控制精度。因此本文以研究磁軸承的控制器為主，對數(shù)字控制進行了深入研究。 本文首先建立了單自由度的磁懸浮系統(tǒng)的非線性動態(tài)模型，并通過平衡點附近線性化的方法，建立相應的磁懸浮軸承的線性系統(tǒng)模型，得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。在此基礎上，分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性，設

3、計了PI、PD、PID控制器和利用智能控制的模糊控制器，利用Matlab工具箱中的模糊模塊在Simulink里進行仿真。分別給出各種控制器的設計思想、方法和設計步驟，并對各種控制器的控制性能進行了仿真，得出了各種控制器的性能特點。 在分析單自由度系統(tǒng)的基礎上，本文又對六自由度磁懸浮軸承系統(tǒng)(AMB)進行了分析。首先通過對多自由度磁懸浮軸承系統(tǒng)的結構，及其數(shù)學模型進行了分析，建立狀態(tài)方程；在此基礎上，利用經(jīng)典PID對該系統(tǒng)進行控制

4、，并進行了SIMULINK仿真；針對系統(tǒng)耦合關系的復雜性，提出了解耦方法，建立了對應的磁懸浮軸承數(shù)學模型，得到了系統(tǒng)的狀態(tài)方程和傳遞函數(shù)。在此基礎上，采用分散控制方式，設計了解耦控制器，即在解耦后的數(shù)學模型基礎上采取PID控制方式對其進行仿真研究。結果表明：對解耦后系統(tǒng)比未解耦系統(tǒng)的性能更優(yōu)越。 為了能夠實現(xiàn)各個控制命令，以TMS320LF2407型DSP(Digitalsignalprocessor)為核心，設計控制器。主要進