【摘要】：電磁軸承是一種能為轉(zhuǎn)子提供無(wú)接觸懸浮支承的新型機(jī)電一體化軸承。它通過(guò)電磁力把轉(zhuǎn)子懸浮于空間,以得到與傳統(tǒng)機(jī)械軸承相類似的支承效果,且能夠使轉(zhuǎn)子達(dá)到遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)機(jī)械軸承的轉(zhuǎn)速。此外,電磁軸承還具有無(wú)磨擦,無(wú)需潤(rùn)滑,壽命長(zhǎng),振動(dòng)可控等一系列無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),使其在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械、高精度加工、高效儲(chǔ)能以及航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。電磁軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)是擁有一個(gè)合理的控制器,這對(duì)系統(tǒng)的整體性能至關(guān)重要。而且,運(yùn)行中的轉(zhuǎn)子會(huì)受到自身不平衡離心力的干擾,這種干擾同樣嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。本文將主要對(duì)電磁軸承控制器設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)控制兩個(gè)方面展開(kāi)研究。首先,本文概述了磁懸浮軸承的發(fā)展?fàn)顩r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(shù)學(xué)模型,并對(duì)PID控制下的電磁軸承支承特性進(jìn)行了理論分析。其次,設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812 DSP的電磁軸承控制器,主要對(duì)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分作了詳盡的介紹,制作了控制器PCB板,并最終實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子在徑向四自由度的穩(wěn)定懸浮。然后,為方便算法設(shè)計(jì),搭建了基于Simulink/RTW半實(shí)物仿真的電磁軸承-轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)以及軟件模型搭建進(jìn)行了介紹,轉(zhuǎn)速測(cè)試試驗(yàn)表明該平臺(tái)能夠使9.92kg的飛輪轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速超過(guò)4000rpm。最后,針對(duì)電磁軸承轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)問(wèn)題,提出了一種基于振動(dòng)姿態(tài)解耦的抑制方法。該方法可以通過(guò)振動(dòng)識(shí)別來(lái)獲取轉(zhuǎn)子的質(zhì)心軸向位置,能夠以自適應(yīng)迭代搜尋的方式對(duì)轉(zhuǎn)子的平動(dòng)和錐動(dòng)進(jìn)行解耦控制。詳細(xì)介紹了算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程,在實(shí)驗(yàn)中分析了振動(dòng)姿態(tài)的收斂過(guò)程,并在時(shí)域和頻域上對(duì)控制前后的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了比對(duì),結(jié)果表明該方法能夠有效抑制電磁軸承轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH133.3;TP273

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