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、磁軸承是利用磁場力將轉子懸浮于空間的一種非接觸式的新型高性能軸承,由于其具有轉速高、功耗低、無摩擦、無磨損、無需潤滑和密封、壽命長、便于控制等一系列突出優(yōu)點,在能源、交通、航空航天、機械工業(yè)、機器人、生命科學等高科技領域具有相當大的市場潛力。本課題在國家自然科學基金(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)方法對電主軸系統(tǒng)進行動態(tài)解耦控制研究,構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),并進行試驗研究。主要研究內容包括：
　　 ⑴介紹了五自由度交流混合磁軸承支承的電主軸總體結構,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出懸浮力計算公式及數(shù)學模型,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針對五自由度交流混合磁軸承支承的電主軸轉子系統(tǒng)這一多變量、非線性、強耦合的控制對象,本文采用逆系統(tǒng)方法對其進行動態(tài)解耦控制研究。對模

3、型的可逆性進行了分析,得出原系統(tǒng)的解析逆系統(tǒng),將對象補償成為具有線性傳遞關系的偽線性系統(tǒng),然后采用線性系統(tǒng)理論對偽線性系統(tǒng)進行了綜合和仿真。仿真試驗表明采用逆系統(tǒng)控制策略實現(xiàn)了系統(tǒng)五自由度之間的動態(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)硬件構成,研制了位移接口電路、DSP開發(fā)板、功率驅動電路等硬件電路,用C語言和匯編語言混合開發(fā)了磁軸承數(shù)