【摘要】： 在一千多年前人們開始了對磁場的認(rèn)識和應(yīng)用,從19世紀(jì)開始磁場的特殊性能引起人們的重視,對磁場的應(yīng)用和研究達(dá)到高潮。但是磁場的作用機(jī)理是一個非常復(fù)雜的自然現(xiàn)象,人們對其認(rèn)識還有待深入。 磁懸浮支承技術(shù)在設(shè)備向小型、微型化方向發(fā)展時,對空間的要求越來越緊湊,因此希望磁懸浮支承所占有的空間越小越好。如磁懸浮心臟泵安放在病人體內(nèi)時要求盡量小以減輕痛苦、硬盤體積要求越來越小以適應(yīng)電腦小型化高密度方向的發(fā)展等等。以兩個徑向磁力軸承和一個軸向磁力軸承為特征的傳統(tǒng)磁懸浮支承結(jié)構(gòu)不易實現(xiàn)小型化方向的發(fā)展;同時對于盤狀磁懸浮轉(zhuǎn)子的支承,如果采用傳統(tǒng)磁懸浮支承結(jié)構(gòu),還需加輔助的機(jī)械支承結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)子定位,這不利于小型化趨勢。另外對于普通的磁懸浮轉(zhuǎn)子,也希望其磁懸浮支承結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)盡量簡化。本文以磁懸浮盤片為研究對象,開展了基于DSP的磁懸浮盤片的數(shù)字控制系統(tǒng)的研究,建立了先進(jìn)的硬件研究平臺,并對傳統(tǒng)PID算法和基于模式識別的多模態(tài)控制進(jìn)行了研究。 本文基于控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,提出了適合本控制對象的磁懸浮盤片數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計方案,以TMS320C6713為核心處理器,設(shè)計了控制器的硬件電路并進(jìn)行優(yōu)化,包括使用抗混疊濾波器對輸入信號進(jìn)行濾波,提高了輸入信號的精確性,設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換電路對傳感器信號進(jìn)行無相位差采集等�；诜稚⑹娇刂扑枷�,在磁懸浮盤片控制系統(tǒng)中應(yīng)用了傳統(tǒng)的PID算法,并根據(jù)磁懸浮盤片的實際要求提出了基于模式識別的多模態(tài)控制算法,實現(xiàn)了系統(tǒng)的較好控制。 最后本文利用MATLAB進(jìn)行了仿真,給出了磁懸浮盤片的懸浮效果圖。圖像表明,所設(shè)計的控制系統(tǒng)和算法能夠使磁懸浮盤片穩(wěn)定懸浮,且具有響應(yīng)速度快,超調(diào)小,和控制精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【圖文】：

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文收購，是一家從事磁力軸承產(chǎn)品開發(fā)的專門公司，其產(chǎn)品應(yīng)用在密封馬達(dá)、磨頭、高速銑削、壓縮機(jī)、分子泵、空調(diào)壓縮機(jī)、分子泵和真空泵等。另外，還有瑞士的玩vitronix和IBAG，IBAG生產(chǎn)70000r/min和4O00Of/lllin兩個系列的機(jī)床用磁懸浮電主軸，靜態(tài)剛度能達(dá)到500N枷m和1000帥m。1995年日本精工精機(jī)公司在意大利國際機(jī)床博覽會上展出了采用磁力軸承主軸的機(jī)械加工中心MV-40B。日本已將磁力軸承作為21世紀(jì)占主導(dǎo)地位的軸承大力發(fā)展。加拿大Revofve公司己經(jīng)開始探討擴(kuò)大磁力軸承工業(yè)化應(yīng)用的方法。

Revofve公司己經(jīng)開始探討擴(kuò)大磁力軸承工業(yè)化應(yīng)用的方法。蘸蘸{黔影纂攀…藕粼斷一價毒圖1一1左:玫vitronix公司制造的磁力軸承、電機(jī)和高速轉(zhuǎn)子110];右:sKF公司制造的高速磁懸浮電主軸l‘7】綜合國內(nèi)外磁力軸承的研究情況，其發(fā)展呈如下趨勢:(l)從傳統(tǒng)的磁力軸承結(jié)構(gòu)向更簡化、更緊湊的結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。如采用洛侖茲力作輔助支承【‘s][‘91120]，，采用徑向磁力軸承的軸向作用力作輔助支承l(wèi)zl]陣}可以使結(jié)構(gòu)簡化;(2)從低速向高速、高階模態(tài)、低功耗發(fā)展，主要是高速轉(zhuǎn)子方向;(3)從剛性轉(zhuǎn)子向柔性轉(zhuǎn)子發(fā)展;儼)從PID控制向非線性控制、多模態(tài)控制、DSP控制等發(fā)展;(5)從單一磁力軸承向混合磁力軸承發(fā)展;(6)向無傳感器磁軸承發(fā)展。目前所研究的盤狀磁懸浮轉(zhuǎn)子支承主要包括:磁懸浮硬盤、磁懸浮動量輪、磁懸浮儲能飛輪、磁懸浮微特電機(jī)等等。在它們各自的磁懸浮支承研究中采用了不同方式;同時也通過不同的方式，或采用傳統(tǒng)磁力軸承結(jié)構(gòu)增加輔助支承、或增加輔助電磁鐵、或借用同一電磁鐵的輔助力來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮。也即沒有統(tǒng)一的研究結(jié)構(gòu)，有時還不利于結(jié)構(gòu)簡化。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TH133.3

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本文編號：2623030