【摘要】：主動(dòng)磁力軸承(以下簡(jiǎn)稱磁軸承或AMB)是利用可控的磁場(chǎng)力將轉(zhuǎn)子穩(wěn)定地懸浮在空中,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子和定子之間沒(méi)有任何機(jī)械接觸的一種新型的高性能軸承。因它具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損、無(wú)需潤(rùn)滑以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)良特性,在航空航天、真空技術(shù)、機(jī)床與高速旋轉(zhuǎn)等高科技領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 磁軸承系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能(剛度、阻尼以及穩(wěn)定性等)在很大程度上取決于所使用的控制器的控制規(guī)律,采用較好的控制器和控制規(guī)律可以大大改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。為了提高磁軸承性能、可靠性和減小控制器體積,本文以數(shù)字信號(hào)處理器TMS320LF2407A為核心自行開(kāi)發(fā)了一套磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng),并進(jìn)行了試驗(yàn)調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了磁懸浮轉(zhuǎn)子多自由度的穩(wěn)定懸浮。同時(shí),本文對(duì)IIR濾波器進(jìn)行了理論和仿真研究,并將其應(yīng)用于磁軸承數(shù)字控制系統(tǒng)中。 本文首先介紹了磁軸承的基本工作原理和所研究的磁懸浮主軸的機(jī)械結(jié)構(gòu),分析了磁力軸承系統(tǒng)中的磁場(chǎng)以及電磁力的表達(dá)式,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出磁力軸承的數(shù)學(xué)模型;進(jìn)一步經(jīng)過(guò)線性化處理導(dǎo)出了磁力軸承的線性化模型,給出了磁力軸承閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖;然后介紹了所設(shè)計(jì)的磁力軸承數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件框架,重點(diǎn)介紹了DSP最小系統(tǒng)、位置檢測(cè)電路、抗混疊濾波器、A/D采樣通道、D/A采樣通道以及功率放大電路;進(jìn)一步介紹了控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu),給出了詳細(xì)的軟件流程圖,重點(diǎn)介紹了PID控制參數(shù)整定和程序變量定標(biāo)的方法;在大量的實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,給出了部分實(shí)驗(yàn)曲線。 濾波器的性能對(duì)提高磁力軸承控制系統(tǒng)的控制性能具有重大的意義。本文利用MATLAB信號(hào)處理工具箱的FDATOOL工具設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于磁力軸承控制的IIR數(shù)字濾波器,完成對(duì)A/D采樣數(shù)據(jù)的低通濾波,并將該濾波器應(yīng)用于磁力軸承控制系統(tǒng)中。仿真結(jié)果和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果都表明,設(shè)計(jì)的IIR濾波器能夠滿足磁力軸承控制的要求,濾波效果良好。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TH133.3
【圖文】：

S1一-一墊圈19一--一電機(jī)底座20--一電子定子21一-一中心軸27一--一軸向定子線圈本文所研究的主動(dòng)磁軸承的總體結(jié)構(gòu)圖如圖2一2所示。在軸承的軸向和徑向上都設(shè)計(jì)有保護(hù)軸承，在磁軸承正常工作期間，保護(hù)軸承和轉(zhuǎn)子之間并不接觸。當(dāng)突然斷電或主動(dòng)磁軸承系統(tǒng)失控時(shí)，保護(hù)軸承起臨時(shí)支承高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸的作用，以防止轉(zhuǎn)軸與電機(jī)定子及磁軸承定子相碰撞而毀壞整個(gè)磁軸承系統(tǒng)。同時(shí)，由于磁力與距離的平方是成反比關(guān)系的，理論上講，轉(zhuǎn)子與定子吸和時(shí)的電磁力是趨向與無(wú)窮大的，保護(hù)軸承還起到防止轉(zhuǎn)子與定子貼上而“吸死”。

導(dǎo)體靠近探頭時(shí)，這個(gè)電壓值與線圈到被測(cè)體之間的距離S成線性變化，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。該電渦流傳感器分為探頭和信號(hào)處理器模塊兩個(gè)部分。圖3一12為其實(shí)物示意圖。

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本文編號(hào)：2714311