兩級(jí)磁懸浮運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的懸浮與驅(qū)動(dòng)控制研究.pdf

1、由于磁懸浮支撐具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損、無(wú)需潤(rùn)滑、壽命長(zhǎng)、低功耗、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越受到重視。兩級(jí)磁懸浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高速高精密運(yùn)動(dòng)定位。為了使系統(tǒng)具有穩(wěn)定可靠的懸浮性能和定位效果，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理的分析并設(shè)計(jì)合適的控制電路和功率放大電路以及選擇合適的驅(qū)動(dòng)控制方案具有極其重要的意義。 本文首先對(duì)系統(tǒng)電磁力控制電流進(jìn)行分析，指出對(duì)控制電流的調(diào)節(jié)最少需要比例和微分兩個(gè)環(huán)節(jié)，由比例控制提供的電磁力起到抵消磁浮系統(tǒng)位移負(fù)剛度的作用，并使系統(tǒng)在

2、被矯正后具有一定的正剛度；微分控制部分提供的電磁力相當(dāng)于向系統(tǒng)提供正阻尼，從而使系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定性；同時(shí)為了使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)剛度，可在系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)中增加積分調(diào)節(jié)，以減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。由此最終確定對(duì)系統(tǒng)控制電流的調(diào)節(jié)方式為PID控制。然后文章利用解析法對(duì)系統(tǒng)控制部分進(jìn)行了分析，理論確定了系統(tǒng)各自由度方向的PID控制參數(shù)，并在此指導(dǎo)下設(shè)計(jì)了PID控制電路。 功率放大電路在磁懸浮系統(tǒng)中作為執(zhí)行環(huán)節(jié)也是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部分。為了

3、減少系統(tǒng)的功率損耗和易于實(shí)現(xiàn)，本文設(shè)計(jì)了一種半橋式PwM型開(kāi)關(guān)功率放大電路。電路的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)在芯片TL494中產(chǎn)生，經(jīng)隔離一驅(qū)動(dòng)電路后將控制信號(hào)輸入到半橋結(jié)構(gòu)的逆變電路部分控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通情況，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的功率放大。最后將放大后的控制電流輸入到電磁線圈中實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)懸浮部分的控制。 直線電機(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)設(shè)備，省略了中間的機(jī)械傳遞機(jī)構(gòu)，具有效率高、傳動(dòng)誤差小、長(zhǎng)行程、高速度和高精度等優(yōu)點(diǎn)，很適合應(yīng)用于磁懸浮系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，而