交流混合磁軸承電主軸系統(tǒng)建模與控制.pdf

1、磁軸承是利用電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮于空間的一種新型軸承,由于其具有無機(jī)械接觸、無磨損、無需潤滑、壽命長、能耗低、噪聲小等一系列傳統(tǒng)軸承無法比擬的優(yōu)點(diǎn)而倍受矚目。目前,在磁軸承研究領(lǐng)域主要以主動(dòng)的直流控制式磁軸承為研究對象,而直流功放相對于逆變器成本較高。本課題在國家自然科學(xué)基金(50575099)的支持下,研究一種新型結(jié)構(gòu)的采用逆變器供電的交流混合磁軸承。本論文在已設(shè)計(jì)交流混合磁軸承結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,研究由交流混合磁軸承支承的電主軸系統(tǒng)建模與控制,

2、具體研究內(nèi)容如下:
　　 首先,介紹了由交流混合磁軸承支承的電主軸的構(gòu)成,對各個(gè)組成部分及其相互之間的關(guān)系做了詳細(xì)的分析；采用等效磁路法對交流混合磁軸承的磁路進(jìn)行了分析,推導(dǎo)出懸浮力計(jì)算公式；建立了五自由度交直流混合磁軸承電主軸的狀態(tài)方程。
　　 其次,采用最優(yōu)控制理論中線性二次型指標(biāo)設(shè)計(jì)了五自由度交流混合磁軸承集中和分散參數(shù)狀態(tài)反饋控制器,通過用MATLAB語言仿真分析,表明實(shí)際工作中可以用分散控制策略取代集中控制策略

3、,用分散的PID控制能滿足交流磁軸承性能的要求,為研制多自由度磁軸承控制器提供了有力的理論依據(jù)。
　　 最后,采用TI公司的TMS320F2812 DSP芯片作為交流二自由度混合磁軸承數(shù)字控制器的CPU,設(shè)計(jì)了數(shù)字控制器的硬件電路,用C語言和匯編語言混合編寫了磁軸承數(shù)字控制器的軟件。對所設(shè)計(jì)的交流混合磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化,介紹了控制器控制參數(shù)的整定方法和調(diào)試步驟,最后給出了交流磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子的起浮曲線,靜態(tài)懸浮曲線和