【摘要】：電磁軸承是一種能為轉子提供無接觸懸浮支承的新型機電一體化軸承。它通過電磁力把轉子懸浮于空間,以得到與傳統(tǒng)機械軸承相類似的支承效果,且能夠使轉子達到遠高于傳統(tǒng)機械軸承的轉速。此外,電磁軸承還具有無磨擦,無需潤滑,壽命長,振動可控等一系列無可比擬的優(yōu)勢,使其在高速旋轉機械、高精度加工、高效儲能以及航空航天等領域具有廣闊的應用前景。電磁軸承-轉子系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行的基礎是擁有一個合理的控制器,這對系統(tǒng)的整體性能至關重要。而且,運行中的轉子會受到自身不平衡離心力的干擾,這種干擾同樣嚴重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。本文將主要對電磁軸承控制器設計和轉子不平衡振動控制兩個方面展開研究。首先,本文概述了磁懸浮軸承的發(fā)展狀況和不平衡控制的研究現(xiàn)狀,著重介紹了電磁軸承的系統(tǒng)組成和數學模型,并對PID控制下的電磁軸承支承特性進行了理論分析。其次,設計了基于TMS320F2812 DSP的電磁軸承控制器,主要對硬件設計和軟件設計兩個部分作了詳盡的介紹,制作了控制器PCB板,并最終實現(xiàn)了轉子在徑向四自由度的穩(wěn)定懸浮。然后,為方便算法設計,搭建了基于Simulink/RTW半實物仿真的電磁軸承-轉子實驗平臺,對仿真平臺結構以及軟件模型搭建進行了介紹,轉速測試試驗表明該平臺能夠使9.92kg的飛輪轉子的最高轉速超過4000rpm。最后,針對電磁軸承轉子的不平衡振動問題,提出了一種基于振動姿態(tài)解耦的抑制方法。該方法可以通過振動識別來獲取轉子的質心軸向位置,能夠以自適應迭代搜尋的方式對轉子的平動和錐動進行解耦控制。詳細介紹了算法的設計和實現(xiàn)過程,在實驗中分析了振動姿態(tài)的收斂過程,并在時域和頻域上對控制前后的振動信號進行了比對,結果表明該方法能夠有效抑制電磁軸承轉子的不平衡振動。
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH133.3;TP273

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