交流式磁懸浮電主軸數(shù)字控制系統(tǒng)研究.pdf

1、磁懸浮電主軸是一種由磁軸承支承的高科技機電一體化產(chǎn)品,由于磁軸承是利用電磁力使轉(zhuǎn)子懸浮的非接觸式軸承,具有傳統(tǒng)軸承所沒有的轉(zhuǎn)速高、功耗低、無磨損、壽命長、便于控制等一系列突出優(yōu)點,使得磁懸浮電主軸在航空航天、真空技術、渦輪機械及機床等領域具有廣泛的應用前景。本課題在國家自然科學基金(50575099)的支持下研究了一種新型交流混合磁軸承支承電主軸系統(tǒng),建立了該系統(tǒng)的狀態(tài)方程,并采用狀態(tài)反饋線性化法對電主軸系統(tǒng)進行動態(tài)解耦,對解耦后的子系

2、統(tǒng)設計模糊免疫PID控制器,搭建了五自由度磁懸浮電主軸數(shù)字控制試驗平臺,并進行了相關試驗研究。主要研究工作如下:
　　 首先,給出了五自由度磁懸浮電主軸的總體結構,在分析二自由度磁軸承和三自由度磁軸承結構與工作原理的基礎之上,采用磁路等效原理,分別推導了兩種磁軸承的數(shù)學模型,最后建立了五自由度磁懸浮電主軸的狀態(tài)方程。
　　 其次,介紹了狀態(tài)反饋線性化解耦的基本理論,利用該理論對交流式磁懸浮電主軸這一多變量、多耦合系統(tǒng)進行

3、解耦研究,針對解耦后的子系統(tǒng)設計了模糊免疫PID控制器,在Matlab中對本文提出的解耦理論與控制策略進行了仿真試驗,并對結果進行了分析。
　　 然后,介紹了以DSPTMS320F2812為核心控制器的電主軸數(shù)字控制系統(tǒng),重點闡述了數(shù)字控制系統(tǒng)中硬件與軟件的設計,其中硬件部分主要有DSP開發(fā)板、位移調(diào)理電路、電流檢測電路、徑向功率驅(qū)動以及軸向開關功放的電路設計;軟件部分主要有DSP2812內(nèi)部的各個功能模塊、CPLD內(nèi)部的保護模