交流混合磁軸承支承的電主軸逆系統(tǒng)解耦及數(shù)字控制.pdf

1、磁軸承是利用磁場(chǎng)力將轉(zhuǎn)子懸浮于空間的一種非接觸式的新型高性能軸承,由于其具有轉(zhuǎn)速高、功耗低、無(wú)摩擦、無(wú)磨損、無(wú)需潤(rùn)滑和密封、壽命長(zhǎng)、便于控制等一系列突出優(yōu)點(diǎn),在能源、交通、航空航天、機(jī)械工業(yè)、機(jī)器人、生命科學(xué)等高科技領(lǐng)域具有相當(dāng)大的市場(chǎng)潛力。本課題在國(guó)家自然科學(xué)基金(50575099)等的支持下研究了一種新型的交流混合磁軸承支承的電主軸系統(tǒng),建立了其狀態(tài)方程,并采用逆系統(tǒng)方法對(duì)電主軸系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)解耦控制研究,構(gòu)建了五自由度交流混合磁軸承

2、支承電主軸的數(shù)字控制系統(tǒng),并進(jìn)行試驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 ⑴介紹了五自由度交流混合磁軸承支承的電主軸總體結(jié)構(gòu),分析了三自由度交直流混合磁軸承和二自由度交流混合磁軸承的工作原理,采用等效磁路法推導(dǎo)出懸浮力計(jì)算公式及數(shù)學(xué)模型,建立了五自由度交流磁軸承支承電主軸系統(tǒng)的狀態(tài)方程。
　　 ⑵針對(duì)五自由度交流混合磁軸承支承的電主軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)這一多變量、非線性、強(qiáng)耦合的控制對(duì)象,本文采用逆系統(tǒng)方法對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)解耦控制研究。對(duì)模

3、型的可逆性進(jìn)行了分析,得出原系統(tǒng)的解析逆系統(tǒng),將對(duì)象補(bǔ)償成為具有線性傳遞關(guān)系的偽線性系統(tǒng),然后采用線性系統(tǒng)理論對(duì)偽線性系統(tǒng)進(jìn)行了綜合和仿真。仿真試驗(yàn)表明采用逆系統(tǒng)控制策略實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)五自由度之間的動(dòng)態(tài)解耦。
　　 ⑶介紹了五自由度交流混合磁軸承支承電主軸系統(tǒng)總體控制框圖,以TI公司的TMS320F2812 DSP為核心的控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成,研制了位移接口電路、DSP開(kāi)發(fā)板、功率驅(qū)動(dòng)電路等硬件電路,用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合開(kāi)發(fā)了磁軸承數(shù)