【摘要】： 磁懸浮軸承是一種沒有任何機(jī)械接觸的新型高性能軸承,它從根本上改變了傳統(tǒng)的支承形式。磁軸承在工業(yè)控制、超高速、精密加工、航空航天、機(jī)器人、能源、交通等高科技領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用背景。它具有回轉(zhuǎn)精度高、功耗低、剛度高、壽命長等一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),因此近年來對(duì)其研究頗為重視。磁懸浮軸承技術(shù)涉及多個(gè)領(lǐng)域,多項(xiàng)技術(shù)的交織,研究和開發(fā)利用的難度較大,對(duì)其研究力度正在進(jìn)一步加強(qiáng)。經(jīng)過30多年的發(fā)展,磁懸浮軸承在國外的應(yīng)用場合進(jìn)一步擴(kuò)大,從應(yīng)用角度看,在高速旋轉(zhuǎn)和相關(guān)高精度的應(yīng)用場合磁懸浮軸承具有極大的優(yōu)勢并已逐漸成為應(yīng)用研究的主流。磁軸承實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括單入單出系統(tǒng)辨識(shí)、多入多出系統(tǒng)辨識(shí)、經(jīng)典控制器設(shè)計(jì)、線性反饋系統(tǒng)、非線性控制綜合、多變量控制綜合以及自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)。 本文介紹了電磁軸承的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,闡述了電磁軸承工作的基本原理和當(dāng)前的一些控制方法。在認(rèn)為水平方向與豎直方向解耦的情況下,利用狀態(tài)空間法對(duì)磁軸承實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析�？紤]到機(jī)理建模時(shí)忽略了轉(zhuǎn)子的柔性,傳感器、電流放大器以及懸浮力的非線性,所得到的模型是不完全的,利用了系統(tǒng)辨識(shí)的辦法來研究系統(tǒng)模型。由于轉(zhuǎn)子的柔性、作用于轉(zhuǎn)子上的電磁力關(guān)于位移和控制電流的非線性引起了轉(zhuǎn)子諧振,本文對(duì)最大諧振進(jìn)行了簡單的濾波處理。并設(shè)計(jì)了一個(gè)二階濾波器。磁軸承系統(tǒng)是一個(gè)不穩(wěn)定的機(jī)電系統(tǒng),設(shè)計(jì)控制器使其穩(wěn)定是必要的。磁軸承具有四路補(bǔ)償器,利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的三路補(bǔ)償器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行單入單出設(shè)計(jì)。在進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)的過程中,首先是在利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)部分控制器的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通過對(duì)系統(tǒng)模型的分析,采用了常用的含微分環(huán)節(jié)的超前校正。在單入單出的基礎(chǔ)上,考慮水平方向與豎直方向解耦,可采用分散控制的辦法,考慮到頻域法的直觀性,以水平方向?yàn)槔龂L試了多入多出的設(shè)計(jì)。 本文在控制器的設(shè)計(jì)上選用了四種方法進(jìn)行,分別是SISO磁軸承系統(tǒng)的古典控制設(shè)計(jì),SISO磁軸承系統(tǒng)的現(xiàn)代控制設(shè)計(jì),磁軸承的MIMO設(shè)計(jì),含補(bǔ)償器的輸出反饋設(shè)計(jì)。并分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)系統(tǒng)整體有個(gè)較好的比較。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH133.3
【圖文】：

（電 磁鐵與轉(zhuǎn)子）控制器軸承傳感器E1E+++功率放大器圖 2.3 軸承控制系統(tǒng)簡圖Fig.2.3 diagram of bearing control system懸浮軸承研究領(lǐng)域主要以主動(dòng)的直流控制式磁懸的直流控制式磁懸浮軸承的工作原理示意圖。

圖 2.5 磁軸承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2.5 Block diagram of magnetic bearing system該系統(tǒng)包含可在電磁鐵下懸浮的不銹鋼軸（轉(zhuǎn)子）、霍爾效應(yīng)傳感器、放大器。轉(zhuǎn)子每一端有二自由度，這兩個(gè)自由度是垂直于 Z 軸的水平方x1，x2）和垂直方向平移（y1，y2）。如圖 2.6 所示。下面將介紹磁軸承的部分結(jié)構(gòu)的模型及參數(shù)。當(dāng)然這些模型是名義上的一些指導(dǎo)，系統(tǒng)辨識(shí)是確定系統(tǒng)精確模型的最佳途徑，其可推廣到對(duì)非的描述[19，20]。X1 電磁鐵

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本文編號(hào)：2727080