二自由度交流混合磁軸承結(jié)構(gòu)與控制研究.pdf

1、磁軸承具有功耗低、無摩擦磨損、無需潤滑和密封、高速度、高精度、壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，具有對(duì)轉(zhuǎn)子主動(dòng)控制能力，在各類懸浮支承領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。本課題研究一種新型的五自由度磁懸浮電主軸系統(tǒng)，具體由一個(gè)交流二自由度混合磁軸承，一個(gè)交直流三自由度混合磁軸承和高速電機(jī)等構(gòu)成，目標(biāo)是研制出一種結(jié)構(gòu)緊湊，整體體積小，制造與運(yùn)行成本低，并可應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的新型磁懸浮電主軸系統(tǒng)。本論文在國家自然科學(xué)基金(50575099)的資助下，圍繞交流混合磁軸承

2、結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型及控制等開展了深入研究。具體內(nèi)容如下：
　　 首先，根據(jù)磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的特點(diǎn)，介紹了磁軸承與控制器的設(shè)計(jì)方法，列出了系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)，并針對(duì)可控二自由度混合磁軸承進(jìn)行了具體研究，給出了幾種典型磁軸承的機(jī)械結(jié)構(gòu)，比較了它們的優(yōu)點(diǎn)，為后續(xù)工作的開展奠定了基礎(chǔ)。
　　 其次，針對(duì)二自由度磁軸承，分別設(shè)計(jì)了直流和交流二種新穎的磁軸承。采用等效磁路法對(duì)該磁軸承的磁路進(jìn)行了計(jì)算，推導(dǎo)出徑向懸浮力公式；再依據(jù)懸浮力的線

3、性化數(shù)學(xué)模型給出了機(jī)械與電氣參數(shù)設(shè)計(jì)方法；接著采用有限元分析ANSOFT軟件對(duì)樣機(jī)的磁路進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論設(shè)計(jì)的合理性。
　　 再次，依據(jù)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方程，建立了徑向四自由度轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的狀態(tài)方程，結(jié)合控制策略、各項(xiàng)傳遞函數(shù)，建立了控制系統(tǒng)，并在Matlab軟件平臺(tái)上建立了仿真模型，通過仿真驗(yàn)證了該控制系統(tǒng)具有較好的性能。
　　 最后，基于CRPWM三相逆變器功放電路，采用TMS320F2812 DSP構(gòu)建了數(shù)