磁軸承系統(tǒng)的分析與控制.pdf

1、磁懸浮軸承是一種沒有任何機械接觸的新型高性能軸承,它從根本上改變了傳統(tǒng)的支承形式。磁軸承在工業(yè)控制、超高速、精密加工、航空航天、機器人、能源、交通等高科技領域都有廣泛的應用背景。它具有回轉(zhuǎn)精度高、功耗低、剛度高、壽命長等一系列獨特的優(yōu)點,因此近年來對其研究頗為重視。磁懸浮軸承技術(shù)涉及多個領域,多項技術(shù)的交織,研究和開發(fā)利用的難度較大,對其研究力度正在進一步加強。經(jīng)過30多年的發(fā)展,磁懸浮軸承在國外的應用場合進一步擴大,從應用角度看,在高

2、速旋轉(zhuǎn)和相關高精度的應用場合磁懸浮軸承具有極大的優(yōu)勢并已逐漸成為應用研究的主流。磁軸承實驗系統(tǒng)包括單入單出系統(tǒng)辨識、多入多出系統(tǒng)辨識、經(jīng)典控制器設計、線性反饋系統(tǒng)、非線性控制綜合、多變量控制綜合以及自適應控制設計。本文介紹了電磁軸承的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,闡述了電磁軸承工作的基本原理和當前的一些控制方法。在認為水平方向與豎直方向解耦的情況下,利用狀態(tài)空間法對磁軸承實驗系統(tǒng)的數(shù)學模型進行分析?？紤]到機理建模時忽略了轉(zhuǎn)子的柔性,傳感器、電流放大器

3、以及懸浮力的非線性,所得到的模型是不完全的,利用了系統(tǒng)辨識的辦法來研究系統(tǒng)模型。由于轉(zhuǎn)子的柔性、作用于轉(zhuǎn)子上的電磁力關于位移和控制電流的非線性引起了轉(zhuǎn)子諧振,本文對最大諧振進行了簡單的濾波處理。并設計了一個二階濾波器。磁軸承系統(tǒng)是一個不穩(wěn)定的機電系統(tǒng),設計控制器使其穩(wěn)定是必要的。磁軸承具有四路補償器,利用實驗系統(tǒng)的三路補償器對系統(tǒng)進行單入單出設計。在進行控制器設計的過程中,首先是在利用實驗系統(tǒng)部分控制器的基礎上進行的。通過對系統(tǒng)模型的分