【摘要】： 磁懸浮軸承是利用磁場(chǎng)力將轉(zhuǎn)子無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)潤(rùn)滑的懸浮在空間的一種新型高性能軸承。它是一種高新技術(shù),涉及到電磁學(xué)、機(jī)械學(xué)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、控制理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等眾多領(lǐng)域。由于轉(zhuǎn)子與定子之間沒(méi)有機(jī)械接觸,轉(zhuǎn)子可以達(dá)到很高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度,幾乎不存在機(jī)械磨損,具有壽命長(zhǎng)、無(wú)需潤(rùn)滑、功耗低、噪音小等特點(diǎn)。主動(dòng)磁力軸承的功耗和噪聲極低,能適用于多種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境,特別適合在高速、真空、超潔凈等環(huán)境中使用。 功率放大器是磁力軸承控制系統(tǒng)的重要組成部分,它將控制信號(hào)放大或轉(zhuǎn)換成有足夠能量的功率信號(hào)以驅(qū)動(dòng)電磁鐵執(zhí)行器,它的性能優(yōu)劣對(duì)控制系統(tǒng)有重要影響。傳統(tǒng)的模擬功率放大器有調(diào)整參數(shù)不方便,難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制,并且容易受到外界干擾等缺點(diǎn),相比較數(shù)字功率放大器,具有硬件集成度高,控制性能好,抗干擾能力高,響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。因此本文的創(chuàng)新點(diǎn)就是在研究模擬功率放大器的基礎(chǔ)上研究數(shù)字功率放大器,提高磁力軸承的性能。 本文首先介紹了磁力軸承的發(fā)展和研究現(xiàn)狀。然后,在簡(jiǎn)要分析了磁力軸承工作原理的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了單自由度情況下電磁力與控制電流、轉(zhuǎn)子位移之間的非線(xiàn)性關(guān)系。其次,設(shè)計(jì)了基于DSP(TMS320C6713)的數(shù)字功率放大器硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法,并詳細(xì)介紹了磁力軸承功率放大器設(shè)計(jì)中涉及到的功率電路結(jié)構(gòu)形式,電流變化率,功率放大器的效率,功率器件,開(kāi)關(guān)頻率,軟開(kāi)關(guān)技術(shù)等性能指標(biāo),然后介紹了單自由度和多自由度的測(cè)量系統(tǒng),并提出了磁力軸承位移測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)和解決方案,并在電磁兼容方面進(jìn)行了分析研究。最后本文的實(shí)驗(yàn)部分是在Matlab中建立了磁力軸承數(shù)字功率放大器模型,利用Simulink進(jìn)行了仿真,得到了位置跟隨曲線(xiàn)、階躍響應(yīng)曲線(xiàn)、電流紋波曲線(xiàn)和電流跟隨曲線(xiàn)。 最后根據(jù)系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,表明數(shù)字功率放大器的控制性能能夠達(dá)到模擬功率放大器的要求,同時(shí)由于數(shù)字功率放大器本身的優(yōu)點(diǎn),數(shù)字功率放大器可以替代傳統(tǒng)的模擬功率放大器。
【圖文】：

泵和真空泵等。另外，還有瑞士的Levitronix和IBAe，IBAG生產(chǎn)70000r/min和40000r/min兩個(gè)系列的機(jī)床用磁懸浮電主軸，靜態(tài)剛度能達(dá)到 500N/pm和1000N/pm。圖1一1和圖1一2為近年來(lái)國(guó)外公司生產(chǎn)的磁力軸承產(chǎn)品和將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的例子。圖1一 1Levitronix公司制造的磁力軸承、電機(jī)和高速轉(zhuǎn)子圖l一 2Cardiowest磁懸浮臨時(shí)性人工心臟1.1.1國(guó)內(nèi)外磁力軸承的研究現(xiàn)狀分析從磁懸浮軸承50年代誕生于美國(guó)以來(lái)，隨著控制理論、電子技術(shù)和機(jī)電控制技術(shù)的發(fā)展，磁懸浮軸承技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)飛速發(fā)展的階段，越來(lái)越多的研究單位和技術(shù)公司投入到磁懸浮軸承的研制與開(kāi)發(fā)中l(wèi)vl。七十年代，歐洲市場(chǎng)上首次出現(xiàn)磁懸浮軸承產(chǎn)品，從1988年起，國(guó)際上每?jī)赡暾匍_(kāi)一次磁軸承技術(shù)會(huì)議，美國(guó)從1991年起也是每?jī)赡暾匍_(kāi)一次國(guó)際磁懸浮技術(shù)會(huì)議，九十年代初在瑞士成立了國(guó)際磁懸浮軸承研究中心。從最近的五屆國(guó)際磁懸浮軸承會(huì)議論文來(lái)看，磁懸浮軸承技術(shù)在一些西方國(guó)家已趨成熟

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【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.3

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 花榕澤;軸向磁懸浮軸承位移檢測(cè)與控制系統(tǒng)研究[D];南京理工大學(xué);2012年

2 張賡;磁力軸承用數(shù)字功率放大器的研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2598799