交流混合磁轴承自抗扰解耦控制及振动补偿

发布时间：2020-08-28 00:23

【摘要】：磁轴承是利用电磁力将转子悬浮于空间的一种新型轴承,由于其具有无机械接触、无磨损、无需润滑、寿命长、能耗低、噪声小等一系列传统轴承无法比拟的优点而倍受瞩目。但是,在磁轴承研究领域主要以主动的直流驱动式磁轴承为研究对象,而直流功放相对于逆变器成本较高。本课题在国家自然科学基金(50575099)的支持下,研究一种新型结构的采用逆变器供电的交流混合磁轴承。论文在已设计的交流混合磁轴承结构基础上,率先采用自抗扰控制技术研究交流混合磁轴承的解耦控制和转子不平衡振动补偿,具体研究工作如下: 首先,介绍了由交流混合磁轴承支承的电主轴的结构,采用等效磁路法对交流混合磁轴承的磁路进行了分析,在推导出悬浮力计算公式的基础上,建立了五自由度交流混合磁轴承电主轴的状态方程,计算了相应的动力学参数。其次,阐述了自抗扰控制器的基本理论,在介绍轴向混合磁轴承工作原理和数学模型的基础上,设计了磁轴承的自抗扰控制器,利用MATLAB软件对所设计控制系统进行仿真试验,并进行了性能分析。再次,阐述了自抗扰控制器用于多变量耦合系统时的解耦控制方案,设计了五自由度交流混合磁轴承的自抗扰解耦控制系统,给出了解耦控制系统的MATLAB/SIMULINK仿真框图,进行了系统阶跃响应、转子起浮、抗干扰和鲁棒性试验。最后,介绍了转子振动产生的原因,建立了转子动力学方程,设计了基于跟踪微分器滤波和坐标变换的交流混合磁轴承不平衡振动补偿控制策略,并进行了控制策略的仿真验证。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH133.3
【图文】：

麦克,磁悬浮,冷水机组

图一3oer一ikonLeybo一d磁悬浮分子泵图1.4麦克维尔磁悬浮冷水机组山犷磁轴承无任何机械磨损，无润滑剂，因此没有相关的污染和使用石:医学I..已经成功应用一于人厂自爪压泵、人工心脏或心室辅助器。图1.5Levitl-onix公;一司生产的人工血压泵，图6为人工血压泵及控制系统如何用

飞轮电池,卫星,磁轴承,电主轴

图1.1卫星用飞轮电池图1.2IBAG电主轴磁轴承在机械加工领域中主要应用于磨床、铣床和钻床等的电主轴中。应用磁轴承的电主轴具有以下优点:高转速，金属切削速度高;无磨损，可靠性高振动引起的误差小，加工精度高;可以对电主轴进行状态监测。图1.2为工BA公司所生产的电主轴。透平机械是磁轴承应用的另一个主要领域。尤其是在高速旋转机械方面，磁轴承更加显小出它的优越性能。磁轴承已成功应用于高速离心机、分子泵、压缩机、鼓风机、气体膨胀机等。图1.3为Oer!ikonLeybold公司生产的磁悬浮分子泵。图1.4为麦克维尔公司为一节能环保大楼设计的磁悬浮冷水机组。

电主轴,磁轴承,钻床,铣床

【参考文献】