交流混合磁轴承逆系统解耦与数字控制

发布时间：2020-11-13 06:48

　　 磁悬浮轴承(简称磁轴承)具有无摩擦磨损、无需润滑和密封、无污染以及寿命长等突出优点而倍受瞩目,在机械工业、能源交通、航空航天等领域具有广泛潜在应用前景。论文在国家自然科学基金项目“基于交流磁轴承的高速机床电主轴系统的研究”(50575099)的支持下,研究了新型结构的交流混合磁轴承支承的电主轴系统。依据神经网络逆系统解耦控制方法不依赖于对象的精确数学模型和参数,鲁棒性强等优点,本文将神经网络逆系统的方法应用到交流混合磁轴承多变量解耦控制中,建立了数学模型和推导了解耦控制算法。主要研究工作如下: 首先,在阐述轴向混合磁轴承结构和工作原理基础上,导出了其吸力方程,为了提高轴向磁轴承数学模型线性化的精度,减少泰勒展开忽略二阶以上无穷小带来的误差大的缺陷,论文采用α阶逆系统方法,对数学模型进行线性化处理,设计了闭环控制器,并进行了仿真研究。仿真试验表明α阶逆系统能对轴向混合磁轴承进行精确线性化控制,系统具有良好的动静态性能。 其次,在介绍了五自由度交流混合磁轴承的结构与工作原理的基础上,建立了状态方程。针对五自由度交流混合磁轴承系统多变量、非线性、强耦合的特点,论文采用神经网络逆系统方法构造了五自由度交流混合磁轴承的逆系统,并与原控制系统复合,从而将五自由度交流混合磁轴承解耦成五个相对独立的位移子系统,采用线性系统理论对伪线性系统进行了综合和仿真。仿真试验表明采用神经网络逆系统控制策略实现了系统五自由度之间的动态解耦。 最后,以数字信号处理器DSP为CPU,设计了交流混合磁轴承数字控制系统的硬件,给出了主程序及各子程序流程图,并开发了相关软件,进行了局部实验,提出了详细的实验及测试方案,为进一步开展各项参数调试与功能测试奠定了基础。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH133.3
【部分图文】：

图3.4三自由度交直流混合磁轴承三维结构示意图3.3.3二自由度交流混合磁轴承结构与工作原理二自由度交流混合磁轴承基本结构如图3.5所示。定子做成双片六极式(2x3极)布置的结构，永磁体被叠压在两个定子之间，永磁体径向用隔磁铝环进行固1.径向定子2.径向控制线圈3.转子转轴4.隔磁铝环5.转子6.永磁体图3.5二自由度交流混合磁轴承三维结构示意图定，其提供的静态偏磁磁通经过磁轨、定子凸极、工作气隙、转子，再流向另一端的工作气隙、定子凸极和磁扼，而后再返回永磁体形成闭合回路。定子凸极上分别绕有三相线圈，通上交流电后产生控制磁通，从而调节气隙磁通的大小，确保转子处于平衡位置。当转子在平衡位置处径向稳定悬浮时，径向气隙为 o.smm，
【参考文献】

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本文编号：2881879