基于DSP的磁力軸承控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、主動(dòng)磁懸浮軸承(AMB)是一種新型的支撐部件，利用受控電磁力將轉(zhuǎn)子無接觸地懸浮支撐在定子中間。它具有無機(jī)械接觸、無潤滑、無磨損、高速度等許多傳統(tǒng)機(jī)械軸承無法比擬的優(yōu)勢(shì)?？刂葡到y(tǒng)(傳感器、控制器和功率放大器)是磁力軸承的關(guān)鍵部分，其性能的好壞直接影響到磁力軸承的性能。本文以帶傳感器的五自由度磁力軸承為研究對(duì)象，針對(duì)控制系統(tǒng)的三個(gè)部分進(jìn)行了研究。 本文首先介紹國內(nèi)外磁力軸承的發(fā)展概況、特點(diǎn)及趨勢(shì)。分析五自由度磁力軸承系統(tǒng)的構(gòu)成，對(duì)各

2、個(gè)部分及其相互之間的關(guān)系做了詳細(xì)的說明。并且根據(jù)電磁學(xué)的基本原理，推導(dǎo)出單自由度磁力軸承的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)磁力軸承的特點(diǎn)，分析轉(zhuǎn)子位移檢測(cè)的特殊要求，并比較幾種常用的位移傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)磁力軸承控制系統(tǒng)的具體要求，提出控制器硬件系統(tǒng)的總體方案。采用TMS320C6713A數(shù)字處理器作為數(shù)字控制器的核心，配以信號(hào)調(diào)理模塊、A/D模塊、D/A模塊、串口通信模塊等外設(shè)為算法的實(shí)現(xiàn)搭建了良好的硬件平臺(tái)。根據(jù)磁力軸承對(duì)功率放大器的電流響應(yīng)速度、

3、紋波和效率的要求，比較磁力軸承常用的幾種的功率放大器，并詳細(xì)介紹高效率的PWM開關(guān)功率放大器的原理。 目前，磁力軸承的控制器設(shè)計(jì)通常是在平衡點(diǎn)附近進(jìn)行線性化，按照線性理論設(shè)計(jì)線性控制器。這樣設(shè)計(jì)的控制器在平衡點(diǎn)附近可以得到比較好的控制效果，但是當(dāng)轉(zhuǎn)子受到較大的擾動(dòng)到達(dá)極限位置或系統(tǒng)某些參數(shù)值發(fā)生改變時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)長時(shí)間的頻繁振蕩，積分飽和或超調(diào)過大等現(xiàn)象。結(jié)合各種改進(jìn)型PID控制算法的優(yōu)點(diǎn)，采用變參數(shù)PID控制算法，建立參數(shù)規(guī)則