电磁轴承控制器设计及振动控制

发布时间：2020-03-21 20:22

【摘要】：电磁轴承是一种能为转子提供无接触悬浮支承的新型机电一体化轴承。它通过电磁力把转子悬浮于空间,以得到与传统机械轴承相类似的支承效果,且能够使转子达到远高于传统机械轴承的转速。此外,电磁轴承还具有无磨擦,无需润滑,寿命长,振动可控等一系列无可比拟的优势,使其在高速旋转机械、高精度加工、高效储能以及航空航天等领域具有广阔的应用前景。电磁轴承-转子系统能够稳定运行的基础是拥有一个合理的控制器,这对系统的整体性能至关重要。而且,运行中的转子会受到自身不平衡离心力的干扰,这种干扰同样严重影响了系统的稳定运行。本文将主要对电磁轴承控制器设计和转子不平衡振动控制两个方面展开研究。首先,本文概述了磁悬浮轴承的发展状况和不平衡控制的研究现状,着重介绍了电磁轴承的系统组成和数学模型,并对PID控制下的电磁轴承支承特性进行了理论分析。其次,设计了基于TMS320F2812 DSP的电磁轴承控制器,主要对硬件设计和软件设计两个部分作了详尽的介绍,制作了控制器PCB板,并最终实现了转子在径向四自由度的稳定悬浮。然后,为方便算法设计,搭建了基于Simulink/RTW半实物仿真的电磁轴承-转子实验平台,对仿真平台结构以及软件模型搭建进行了介绍,转速测试试验表明该平台能够使9.92kg的飞轮转子的最高转速超过4000rpm。最后,针对电磁轴承转子的不平衡振动问题,提出了一种基于振动姿态解耦的抑制方法。该方法可以通过振动识别来获取转子的质心轴向位置,能够以自适应迭代搜寻的方式对转子的平动和锥动进行解耦控制。详细介绍了算法的设计和实现过程,在实验中分析了振动姿态的收敛过程,并在时域和频域上对控制前后的振动信号进行了比对,结果表明该方法能够有效抑制电磁轴承转子的不平衡振动。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH133.3;TP273

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本文编号：2593886