【摘要】： 本文研究了帶阻尼器磁懸浮柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和阻尼器對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響,設(shè)計(jì)了基于DSP的數(shù)字控制系統(tǒng)軟硬件。主要內(nèi)容如下: 首先,介紹磁懸浮軸承系統(tǒng)機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)和參數(shù),簡要分析磁懸浮軸承的工作原理,對(duì)自制電渦流傳感器、功率放大器進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性測試;采用有限元方法對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了理論模態(tài)分析。 其次,設(shè)計(jì)了基于TMS320LF2407A DSP的數(shù)字控制器硬件系統(tǒng),包括A/D采樣電路,D/A輸出電路等,并對(duì)各部分電路進(jìn)行了試驗(yàn)調(diào)試。對(duì)PID控制算法與模糊自整定PID控制算法進(jìn)行了分析討論,在MATLAB仿真環(huán)境下對(duì)它們進(jìn)行了控制仿真,結(jié)果表明模糊自整定PID控制能改善轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)性能;采用匯編語言設(shè)計(jì)了磁懸浮軸承數(shù)字控制器的軟件。 最后,通過試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析及高速旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),研究了帶阻尼器磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。對(duì)理論分析結(jié)果、數(shù)字控制器軟硬件、阻尼器抑制振動(dòng)的效果進(jìn)行了驗(yàn)證。理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)可以平穩(wěn)越過二階彎曲臨界轉(zhuǎn)速在18000 r/min穩(wěn)定運(yùn)行。
【圖文】：

分析了磁懸浮轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)性能。對(duì)自制功率放大器、。構(gòu)及轉(zhuǎn)子、磁懸浮軸承參數(shù)承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(Active Magnetic Bearing,AMB)一般由轉(zhuǎn)子、電磁鐵放大器等部分組成�？臻g的運(yùn)動(dòng)包括平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，共 6 個(gè)自由度：x、子中心軸z 的轉(zhuǎn)動(dòng)（zθ ）由電機(jī)控制或其它動(dòng)力系統(tǒng)由磁懸浮軸承支承。這就要求左右兩個(gè)徑向軸承限制、 y 、xθ 和yθ )，而軸向磁懸浮軸承限制主軸的軸向位合的情況下，磁懸浮軸承在五個(gè)自由度上的工作原對(duì)五個(gè)自由度分別進(jìn)行獨(dú)立的反饋控制，圖 2.1 給出示意圖。

為了檢測轉(zhuǎn)子各個(gè)自由度方向的位置，本系統(tǒng)采用了 14 組電渦流位移傳感器，前后四個(gè)徑向自由度共安裝 8 組探頭，磁懸浮阻尼器上安裝 4 組探頭，軸向自由度上安裝 2 組探頭。軸向自由度的探頭布置在轉(zhuǎn)子的端面，便于安裝。2.1.2 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)、電磁鐵參數(shù)由于本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子是細(xì)長轉(zhuǎn)子，其目的就是來驗(yàn)證柔性轉(zhuǎn)子過彎曲臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的特性，，因此轉(zhuǎn)子的裝配就非常重要。為了最佳地引導(dǎo)磁通，并保證渦流盡可能小，位于軸承處的轉(zhuǎn)子通常必須由薄層軟磁硅鋼片疊加而成，所以在過盈熱壓的過程中要保證轉(zhuǎn)子不能出現(xiàn)彎曲，就必然要求選擇合適的熱壓配合，既要避免轉(zhuǎn)子與疊片分離、可實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速又要減少因膨脹而導(dǎo)致疊片中的附加應(yīng)力、減少套裝后的殘余應(yīng)力，同時(shí)在最大許可范圍內(nèi)減小熱壓溫差以免損壞材料。本文中實(shí)驗(yàn)臺(tái)徑向軸承采用 NSSN 磁極布置形式，其徑向與軸向軸承結(jié)構(gòu)實(shí)物如圖 2.3 所示。軸向軸承轉(zhuǎn)子采用圓盤狀結(jié)構(gòu)的推力盤，故軸向軸承又被形象地稱為推力軸承。軸向軸承的推力盤及定子采用電工純鐵制作。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH133.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 祝長生,鄭堅(jiān)強(qiáng);基于ANSYS的電磁軸承特性分析系統(tǒng)[J];軸承;2004年07期

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3 馮駿,姚河清;基于DSP的磁懸浮軸承控制器的設(shè)計(jì)[J];河海大學(xué)常州分校學(xué)報(bào);2004年02期

4 趙艾萍,凌衛(wèi)青,謝友柏;支承飛輪的推力磁軸承設(shè)計(jì)[J];航空學(xué)報(bào);2001年04期

5 劉德生,尹力明,佘龍華;Fuzzy-PID控制算法在磁懸浮系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)測量與控制;2002年06期

6 胡業(yè)發(fā);高小明;吳華春;;磁懸浮轉(zhuǎn)子不平衡補(bǔ)償?shù)难芯縖J];機(jī)械制造;2006年08期

7 周朝暾,汪希平,嚴(yán)慧艷;主動(dòng)電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)模態(tài)的分析研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2004年10期

8 張德魁,趙雷,趙鴻賓;電流響應(yīng)速度及力響應(yīng)速度對(duì)磁軸承系統(tǒng)性能的影響[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年06期

9 蘇義鑫,王娟,胡業(yè)發(fā);磁懸浮軸承的變參數(shù)PID控制[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(信息與管理工程版);2004年02期

10 汪希平,張直明,于良,萬金貴;電磁軸承在透平膨脹機(jī)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];中國機(jī)械工程;2000年04期

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2 杜方芳;電磁軸承功率放大器的設(shè)計(jì)和研究[D];浙江大學(xué);2005年

3 臧曉敏;磁軸承開關(guān)型功率放大器的研究[D];南京航空航天大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2666252