【摘要】：主動磁力軸承(以下簡稱磁軸承或AMB)是利用可控的磁場力將轉子穩(wěn)定地懸浮在空中,實現(xiàn)轉子和定子之間沒有任何機械接觸的一種新型的高性能軸承。因它具有無摩擦、無磨損、無需潤滑以及壽命長等優(yōu)良特性,在航空航天、真空技術、機床與高速旋轉等高科技領域有著廣闊的應用前景。 磁軸承系統(tǒng)的動態(tài)性能(剛度、阻尼以及穩(wěn)定性等)在很大程度上取決于所使用的控制器的控制規(guī)律,采用較好的控制器和控制規(guī)律可以大大改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。為了提高磁軸承性能、可靠性和減小控制器體積,本文以數字信號處理器TMS320LF2407A為核心自行開發(fā)了一套磁軸承數字控制系統(tǒng),并進行了試驗調試,實現(xiàn)了磁懸浮轉子多自由度的穩(wěn)定懸浮。同時,本文對IIR濾波器進行了理論和仿真研究,并將其應用于磁軸承數字控制系統(tǒng)中。 本文首先介紹了磁軸承的基本工作原理和所研究的磁懸浮主軸的機械結構,分析了磁力軸承系統(tǒng)中的磁場以及電磁力的表達式,在此基礎上推導出磁力軸承的數學模型;進一步經過線性化處理導出了磁力軸承的線性化模型,給出了磁力軸承閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖;然后介紹了所設計的磁力軸承數字控制系統(tǒng)的硬件框架,重點介紹了DSP最小系統(tǒng)、位置檢測電路、抗混疊濾波器、A/D采樣通道、D/A采樣通道以及功率放大電路;進一步介紹了控制系統(tǒng)的軟件結構,給出了詳細的軟件流程圖,重點介紹了PID控制參數整定和程序變量定標的方法;在大量的實驗研究基礎上,給出了部分實驗曲線。 濾波器的性能對提高磁力軸承控制系統(tǒng)的控制性能具有重大的意義。本文利用MATLAB信號處理工具箱的FDATOOL工具設計了一種應用于磁力軸承控制的IIR數字濾波器,完成對A/D采樣數據的低通濾波,并將該濾波器應用于磁力軸承控制系統(tǒng)中。仿真結果和實際運行結果都表明,設計的IIR濾波器能夠滿足磁力軸承控制的要求,濾波效果良好。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：TH133.3
【圖文】：

S1一-一墊圈19一--一電機底座20--一電子定子21一-一中心軸27一--一軸向定子線圈本文所研究的主動磁軸承的總體結構圖如圖2一2所示。在軸承的軸向和徑向上都設計有保護軸承，在磁軸承正常工作期間，保護軸承和轉子之間并不接觸。當突然斷電或主動磁軸承系統(tǒng)失控時，保護軸承起臨時支承高速旋轉的轉軸的作用，以防止轉軸與電機定子及磁軸承定子相碰撞而毀壞整個磁軸承系統(tǒng)。同時，由于磁力與距離的平方是成反比關系的，理論上講，轉子與定子吸和時的電磁力是趨向與無窮大的，保護軸承還起到防止轉子與定子貼上而“吸死”。

導體靠近探頭時，這個電壓值與線圈到被測體之間的距離S成線性變化，從而實現(xiàn)機械位移量轉換成電壓信號。該電渦流傳感器分為探頭和信號處理器模塊兩個部分。圖3一12為其實物示意圖。

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本文編號：2714311