主動磁懸浮軸承的PID控制研究.pdf

1、磁懸浮軸承系統(tǒng)是一個復(fù)雜的機電一體化系統(tǒng)，其涉及的學(xué)科門類眾多，主要包括機械工程、力學(xué)、電氣工程、電子學(xué)、控制工程、計算機科學(xué)以及轉(zhuǎn)子動力學(xué)。相對于傳統(tǒng)的接觸式軸承，磁懸浮軸承具有許多優(yōu)點，由于其不存在機械接觸，因而不存在摩擦磨損、不會產(chǎn)生摩擦熱量、不需要潤滑，可以工作在高溫環(huán)境，可以達到很高的轉(zhuǎn)速并有很長的使用壽命，這一系列優(yōu)點使得磁懸浮軸承有著廣闊的應(yīng)用前程，在各種旋轉(zhuǎn)機械中采用磁懸浮軸承取代傳統(tǒng)的機械軸承能使整體性能得到明顯的改善

2、[1]]。
　　 除民用工業(yè)之外，磁懸浮軸承在軍工和空間技術(shù)領(lǐng)域也有著特別重要的應(yīng)用，比如在超低溫泵、新一代戰(zhàn)機中的高溫燃氣輪機、微尺度機械加工、空間陀螺、儲能飛輪、導(dǎo)彈發(fā)射裝置等機械電子裝備都有著磁懸浮軸承的應(yīng)用。因而對于磁懸浮軸承的研究具有重要的意義。
　　 本文研究的方向主要是磁懸浮軸承的控制，針對磁懸浮軸承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架及其工作原理，根據(jù)麥克斯韋電磁場基本理論、首先對軸承轉(zhuǎn)子進行了受力分析，推導(dǎo)出了其所受電磁力的

3、表達式，在此基礎(chǔ)上建立了單自由度的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)模型得出了磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子的動力學(xué)方程，進而推導(dǎo)出了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，利用經(jīng)典的控制理論-PID控制方法在MATLAB環(huán)境下對模型進行了仿真實驗，得出了系統(tǒng)參數(shù)對控制性能的影響結(jié)果，在模型的最初建立中進行了可行的線性化處理，得到了比較理想的控制效果的情況下，考慮進了非線性化因素，并對非線性因素對磁懸浮軸承各方面動態(tài)性能的影響進行了探討，主要包括對軸承最大承載力的討論。本文未對控制系統(tǒng)進行硬件設(shè)