發(fā)布時間：2020-05-16 05:38

【摘要】： 本文研究了帶阻尼器磁懸浮柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動態(tài)性能和阻尼器對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響,設(shè)計了基于DSP的數(shù)字控制系統(tǒng)軟硬件。主要內(nèi)容如下: 首先,介紹磁懸浮軸承系統(tǒng)機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)和參數(shù),簡要分析磁懸浮軸承的工作原理,對自制電渦流傳感器、功率放大器進(jìn)行了靜態(tài)和動態(tài)特性測試;采用有限元方法對轉(zhuǎn)子進(jìn)行了理論模態(tài)分析。 其次,設(shè)計了基于TMS320LF2407A DSP的數(shù)字控制器硬件系統(tǒng),包括A/D采樣電路,D/A輸出電路等,并對各部分電路進(jìn)行了試驗調(diào)試。對PID控制算法與模糊自整定PID控制算法進(jìn)行了分析討論,在MATLAB仿真環(huán)境下對它們進(jìn)行了控制仿真,結(jié)果表明模糊自整定PID控制能改善轉(zhuǎn)子的動態(tài)性能;采用匯編語言設(shè)計了磁懸浮軸承數(shù)字控制器的軟件。 最后,通過試驗?zāi)B(tài)分析及高速旋轉(zhuǎn)實驗,研究了帶阻尼器磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動態(tài)性能。對理論分析結(jié)果、數(shù)字控制器軟硬件、阻尼器抑制振動的效果進(jìn)行了驗證。理論分析與實驗結(jié)果表明,系統(tǒng)可以平穩(wěn)越過二階彎曲臨界轉(zhuǎn)速在18000 r/min穩(wěn)定運行。
【圖文】：

分析了磁懸浮轉(zhuǎn)子的動態(tài)性能。對自制功率放大器、。構(gòu)及轉(zhuǎn)子、磁懸浮軸承參數(shù)承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(Active Magnetic Bearing,AMB)一般由轉(zhuǎn)子、電磁鐵放大器等部分組成。空間的運動包括平動和轉(zhuǎn)動，共 6 個自由度：x、子中心軸z 的轉(zhuǎn)動（zθ ）由電機(jī)控制或其它動力系統(tǒng)由磁懸浮軸承支承。這就要求左右兩個徑向軸承限制、 y 、xθ 和yθ )，而軸向磁懸浮軸承限制主軸的軸向位合的情況下，磁懸浮軸承在五個自由度上的工作原對五個自由度分別進(jìn)行獨立的反饋控制，圖 2.1 給出示意圖。

為了檢測轉(zhuǎn)子各個自由度方向的位置，本系統(tǒng)采用了 14 組電渦流位移傳感器，前后四個徑向自由度共安裝 8 組探頭，磁懸浮阻尼器上安裝 4 組探頭，軸向自由度上安裝 2 組探頭。軸向自由度的探頭布置在轉(zhuǎn)子的端面，便于安裝。2.1.2 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)、電磁鐵參數(shù)由于本系統(tǒng)所設(shè)計的轉(zhuǎn)子是細(xì)長轉(zhuǎn)子，其目的就是來驗證柔性轉(zhuǎn)子過彎曲臨界轉(zhuǎn)速時的特性，，因此轉(zhuǎn)子的裝配就非常重要。為了最佳地引導(dǎo)磁通，并保證渦流盡可能小，位于軸承處的轉(zhuǎn)子通常必須由薄層軟磁硅鋼片疊加而成，所以在過盈熱壓的過程中要保證轉(zhuǎn)子不能出現(xiàn)彎曲，就必然要求選擇合適的熱壓配合，既要避免轉(zhuǎn)子與疊片分離、可實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速又要減少因膨脹而導(dǎo)致疊片中的附加應(yīng)力、減少套裝后的殘余應(yīng)力，同時在最大許可范圍內(nèi)減小熱壓溫差以免損壞材料。本文中實驗臺徑向軸承采用 NSSN 磁極布置形式，其徑向與軸向軸承結(jié)構(gòu)實物如圖 2.3 所示。軸向軸承轉(zhuǎn)子采用圓盤狀結(jié)構(gòu)的推力盤，故軸向軸承又被形象地稱為推力軸承。軸向軸承的推力盤及定子采用電工純鐵制作。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH133.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2666252