带阻尼器磁悬浮系统的数字控制与性能分析

发布时间：2020-05-16 05:38

【摘要】： 本文研究了带阻尼器磁悬浮柔性转子系统的动态性能和阻尼器对系统动态性能的影响,设计了基于DSP的数字控制系统软硬件。主要内容如下: 首先,介绍磁悬浮轴承系统机械部分的结构和参数,简要分析磁悬浮轴承的工作原理,对自制电涡流传感器、功率放大器进行了静态和动态特性测试;采用有限元方法对转子进行了理论模态分析。 其次,设计了基于TMS320LF2407A DSP的数字控制器硬件系统,包括A/D采样电路,D/A输出电路等,并对各部分电路进行了试验调试。对PID控制算法与模糊自整定PID控制算法进行了分析讨论,在MATLAB仿真环境下对它们进行了控制仿真,结果表明模糊自整定PID控制能改善转子的动态性能;采用汇编语言设计了磁悬浮轴承数字控制器的软件。 最后,通过试验模态分析及高速旋转实验,研究了带阻尼器磁悬浮轴承转子系统的动态性能。对理论分析结果、数字控制器软硬件、阻尼器抑制振动的效果进行了验证。理论分析与实验结果表明,系统可以平稳越过二阶弯曲临界转速在18000 r/min稳定运行。
【图文】：

分析了磁悬浮转子的动态性能。对自制功率放大器、。构及转子、磁悬浮轴承参数承系统的结构(Active Magnetic Bearing,AMB)一般由转子、电磁铁放大器等部分组成。空间的运动包括平动和转动，共 6 个自由度：x、子中心轴z 的转动（zθ ）由电机控制或其它动力系统由磁悬浮轴承支承。这就要求左右两个径向轴承限制、 y 、xθ 和yθ )，而轴向磁悬浮轴承限制主轴的轴向位合的情况下，磁悬浮轴承在五个自由度上的工作原对五个自由度分别进行独立的反馈控制，图 2.1 给出示意图。

为了检测转子各个自由度方向的位置，本系统采用了 14 组电涡流位移传感器，前后四个径向自由度共安装 8 组探头，磁悬浮阻尼器上安装 4 组探头，轴向自由度上安装 2 组探头。轴向自由度的探头布置在转子的端面，便于安装。2.1.2 转子的结构、电磁铁参数由于本系统所设计的转子是细长转子，其目的就是来验证柔性转子过弯曲临界转速时的特性，，因此转子的装配就非常重要。为了最佳地引导磁通，并保证涡流尽可能小，位于轴承处的转子通常必须由薄层软磁硅钢片叠加而成，所以在过盈热压的过程中要保证转子不能出现弯曲，就必然要求选择合适的热压配合，既要避免转子与叠片分离、可实现高转速又要减少因膨胀而导致叠片中的附加应力、减少套装后的残余应力，同时在最大许可范围内减小热压温差以免损坏材料。本文中实验台径向轴承采用 NSSN 磁极布置形式，其径向与轴向轴承结构实物如图 2.3 所示。轴向轴承转子采用圆盘状结构的推力盘，故轴向轴承又被形象地称为推力轴承。轴向轴承的推力盘及定子采用电工纯铁制作。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH133.3

【参考文献】

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本文编号：2666252