磁悬浮电主轴的振动控制策略研究

发布时间：2021-01-18 03:34

　　磁悬浮电主轴采用磁悬浮轴承作为转子的支撑部件,在转子振动控制和使用寿命等方面比传统电主轴具有更大优势。本文主要针对磁悬浮电主轴的振动控制策略进行研究。本文搭建了磁悬浮电主轴样机,给出了样机的主要设计参数。设计了基于LabVIEW的状态监测虚拟仪器,用于转子的振动数据采集和处理。分析了转子径向自由度间的耦合作用,设计交叉反馈控制策略对径向耦合进行解耦,并对该控制策略进行联合仿真,结果表明交叉反馈控制策略能有效提高转子回转精度。设计了模糊变参数控制策略,该控制策略能够根据转子振动状态在线调整控制参数,仿真结果表明模糊变参数控制策略使转子具有更好的动态性能。为兼顾上述两种控制策略的优势,本文设计了基于交叉反馈的模糊变参数控制策略。完成控制策略程序编写、控制参数调试和高速旋转试验。试验结果表明,与不完全微分PID控制相比,采用基于交叉反馈的模糊变参数控制策略时,转子在工作转速范围内的振动得到有效抑制,样机的动态性能得到提升。 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

磁悬浮转子单自由度位移控制系统

s53.18310 为滞后时间常数， AAVp 0.5/为功率放大器环的结构参数及其电磁力计算主轴转子的五个自由度由两个径向磁轴承和两个轴向磁轴承限制。转子两端，分别限制转子两个径向自由度。两个轴向磁轴承分布在转子轴向自由度。转子轴向旋转自由度由电机限制。本小节给出两，并对磁轴承的电磁力进行计算和线性化处理，为第四章的联合仿准备。磁悬浮轴承向磁轴承结构及其参数主轴两个径向磁轴承结构相同，均采用八极异极式结构。如图 2.2，合磁路。磁路铁芯及对应磁轴承动环都是硅钢片叠制而成，这样可避免转子与磁轴承直接接触造成磁轴承损坏或“吸死”现象，在磁轴承。径向磁轴承的具体结构参数见表 2.1。

表 2.1 径向磁轴承结构参数 参数物理意义 总共磁极数 单磁极线圈匝数 径向轴承偏置电流 磁轴承单边气隙 保护轴承单边气息 0径向磁轴承定子内径 3单磁极宽度 6磁极铁芯轴向宽度 径向最大承载力 承电磁力计算磁轴承能够提供平面内 X、 Y两个方向的电磁力，由出Y 方向的电磁力推导计算过程。Y

【参考文献】：
期刊论文
[1]鲁棒反演滑模控制在磁悬浮电主轴中的应用[J]. 张建生,沈莹雅,王一夫,马啸宇.  制造技术与机床. 2015(12)
[2]交流主动磁轴承电主轴线性二次型最优控制[J]. 朱熀秋,黄振跃,阮颖,张维煜,杨益飞.  电机与控制学报. 2012(10)
[3]径向磁悬浮电主轴系统设计研究[J]. 陈帝伊,刘淑琴,马孝义.  动力学与控制学报. 2009(04)
[4]高速精密机床系统动力学的研究进展[J]. 熊万里,钟国富,纪宗辉.  制造技术与机床. 2009(09)
[5]超高速数控磨床磁浮电主轴的研究[J]. 李波,黄守道.  精密制造与自动化. 2006(04)
[6]模糊滑模变结构控制设计[J]. 刘启明.  复旦学报(自然科学版). 2004(05)
[7]数控机床用高速电主轴技术的现状与发展趋势[J]. 李松生,杨柳欣,吴梅英.  世界制造技术与装备市场. 2003(05)
[8]磁力轴承转子系统的力耦合和力矩耦合分析[J]. 胡业发,周祖德,王晓光,吴华春.  机械工程学报. 2002(12)
[9]磁悬浮系统机械耦合的研究[J]. 王晓光,胡业发,江征风,周祖德.  武汉理工大学学报. 2002(12)
[10]主动磁轴承电主轴的磨削试验[J]. 朱润生,杨作兴,赵 雷,赵鸿宾,刘士良.  机械工程学报. 2002(06)

博士论文
[1]基于磨削电主轴的磁悬浮轴承数控系统及试验研究[D]. 刘晓军.武汉理工大学 2003

硕士论文
[1]车载飞轮电池用磁悬浮轴承控制策略研究[D]. 张浩.南京航空航天大学 2017
[2]磁悬浮电主轴的控制策略及工业应用研究[D]. 于坤.南京航空航天大学 2016
[3]主动电磁轴承—刚性转子系统的不平衡振动控制[D]. 伍昌.浙江大学 2015
[4]车载飞轮电池减振机理研究[D]. 杨红进.南京航空航天大学 2015
[5]低损耗磁悬浮电主轴的动态性能研究[D]. 徐欣.南京航空航天大学 2012
[6]主动磁悬浮轴承技术研究[D]. 刘万涛.沈阳工业大学 2012
[7]带阻尼器磁悬浮系统的数字控制与性能分析[D]. 李克雷.南京航空航天大学 2008
[8]模糊控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究[D]. 姜传江.南京航空航天大学 2007



本文编号：2984192