文档介绍：要摘西南交通大学硕士研究生学位论文磁浮轴承技术是利用电磁力使转轴稳定悬浮起来的一种新型轴承,它具有无接触、无摩擦磨损、转速高、无需润滑和寿命长等优点,受到了工业界、学术界的普遍关注和系统研究。在磁浮轴承的控制器设计上,一般采用数字控制方法,建立基于目制平台。现场可编辑门阵列作为当前的研究热点,其高性能的并行性、定制化的灵活性和性价比的可行性都使得成为实现高性能数字信号处理的首选器件之一。本文从可行性和创新性等角度出发,设计并实现了基于的惴ǎ獸糜诖鸥≈岢锌刂葡低持小论文首先介绍了磁浮轴承的特点、工作原理和国内外的发展状况;接着以立式磁浮轴承为研究对象,推导出了磁浮轴承单自由度的数学模型;然后基于公司提供的7⑷砑肕疭瓿闪四D控制系统和数字控制系统的建模仿真。在磁浮轴承系统理论分析和仿真验证的基础上,完成了包括信号调理、模数转换、怂恪⑹W;患罢恫ㄆ鞯鹊缏返挠布杓坪腿砑杓啤J笛楸砻基于的数字控制器能够实现轴承悬浮的稳定控制,并具有良好的抗干扰关键词:主动磁浮轴承;刂疲幌殖】杀喑堂耪罅械绱判第能力。
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第绪论磁浮轴承概述及研究现状西南交通大学硕士研究生学位论文磁悬浮技术的研究最早始于世纪。年,英国的物理学家证明:单靠永久磁体不能将一个铁磁体在所有鲎杂啥壬隙急3治榷ㄐ〉状态。年,美国学者发表了“轴向磁悬浮”一文;同年,德国的申请了第一个磁悬浮技术专利,提出了采用磁力悬浮进行轨道交通运输,并给出了相应的实验结果【俊K衔RJ固盘迨迪治榷ㄐ。匦敫菸锾宓男状态不断地调节磁场力的大小,即采用可控电磁铁才能实现,这一思想成为以后开展磁悬浮技术研究的主导思想。目前磁悬浮技术的应用主要有磁悬浮列车和磁浮轴承这两方面,而从研究与应用的深度和广度上看磁浮轴承技术最为广磁浮轴承是以磁性力完全非接触式支持旋转体的轴承,广义上的定义包含:支持直线运动物体的轴承及局部有机械性接触的轴承。其作用的原理是借着磁场感应产生的磁浮力来抵抗重力场及转轴运动时产生的作用力,如此便可将转轴悬浮起来,使得转子与轴承不互相接触磁浮轴承一种新型高性能轴承。与传统滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比,磁浮轴承不存在机械接触,转子可以达到很高的运转速度,具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点,特别适用高速、真空、超净等特殊环境。可广泛用于机械加工、涡轮机械、航空航天、真空技术、转子动力学特性辨识与测试等领域,被公认为极有前途的新型轴承。小型磁浮轴承主要用在卫星惯性飞轮、姿态控制飞轮、高速机床、真空分子泵等设备上。大功率电机的磁浮轴承多采用在核反应堆气冷循环风机、飞轮储能、离心压缩机、汽轮机和水轮机等装置中。我国对磁浮轴承的研究始于年代末,后因各种原因进展不快,近十年才引起科研单位的足够重视。磁浮轴承属机电一体化产品,是控制理论、电子电力、电磁学、转子动力学及计算机科学等学科交叉的结晶,进行这项研究,有很强的学科意义。与上还存在着一定差距,但国外磁浮轴承的价格十分昂贵,而泛。
西南交通大学硕士研究生学位论文第且出于技术上保密的原因,国外磁浮轴承公司不对中国进行小批量磁浮轴承的出售。磁浮轴承能否产业化,其发展速度和水平关系着民族工业的前途,其市场潜力也是非常巨大的。磁浮轴承控制系统的研究一直是磁浮轴承技术研究的热点和难点,磁浮轴承控制系统一般包括无接触的位移传感器、功率放大器、控制器和电磁激励器即电磁线圈和转轴四部分,如图所示。磁浮轴承由于间隙小,动态响应快,控制精度要求高,同时磁力具有强的非线性,使得对控制系统各环节的性能要求都很高。而其中对磁浮轴承控制方法的研究最为广泛,从单自由度磁浮轴承控制对象到多输入多输出控制系统,从经典的线性控制系统理论到各种非线性控制方法,从模拟控制器到数字控制器设计,国内外均有大量的研究文献俊早期对于磁浮轴承控制的研究集中于在忽略各种非线性因素的前提下,将电磁力线性化,以实现线性磁浮轴承系统的稳定悬浮。因为磁浮轴承自身刚度为正值,是一个不稳定系统,其系统方程在右半平面存在极点,需要进行主动控制才能实现稳定。通常考虑磁浮轴承的单自由度线性甀—P停辈捎玫缌骺刂撇呗允保プ杂啥却鸥≈岢械燃畚R桓隽浇系统,当采用电压控制策略时,则等价为一个三阶系统【俊6杂诟孟咝钥刂葡低可以采用经典控制理论的各种常用方法进行控制器的设计。特别是在控制器这一关键技术的研究上,针对系统建模和控制方法,国内外学者进行了大量的研究工作,极大地提高了磁浮轴承的控制水平。随着现代控制理论的发展和广泛应用,磁浮轴承模型逐步发展为考虑转子动不平衡、高转速下的陀螺力矩及转动耦合的多输入多输—甇虺芃系统。随着研究的深入和应用