五自由度磁力轴承控制系统设计与仿真研究

发布时间：2020-09-22 07:40

　　 磁力轴承具有定转子之间无摩擦、高转速、高精度等优点，在国际上引起广泛关注。国际上的磁力轴承研究已经有40年以上历史。目前，在美国、法国、日本、瑞士等国已经获得了工业领域的应用。国际第一届磁力轴承会议于1988年举行，以后每2年一届。我国的磁力轴承研究起始于上世纪80年代初，于今已有20年左右历史，但始终没能实现工业化的生产。在前人研究的基础上，本文试图提出磁力轴承的数字控制系统的新设计方案及其实现方法；对磁力轴承的功率放大器作出一点改进；探索新的控制算法；对国内磁力轴承研究提出一点建议。 本论文首先介绍了磁力轴承研究在国民经济中的实用价值与理论意义、国内外研究的现状等。其次介绍了磁力轴承系统各部分的组成及它们在磁力轴承系统中的作用，同时较详细地介绍了位移传感器。 本论文提出了新的磁力轴承数控系统方案及其实现方法。该数控系统选用1片高性能的TMS320F2812型DSP作为主控制器。通过TMS320F2812型DSP内置的12位ADC模块对五个自由度的位移信号进行转换，该A／D转换方案的主要优点是减少A／D接口设计的任务、降低接口设计成本。本数控系统的D／A部分则采用2片8通道、12位DAC芯片TLV5630，该D／A转换方案的主要优点是使10路悬浮线圈电流给定信号同时输出、以降低磁力轴承控制系统模型不确定性，减少A／D接口设计的任务、降低接口设计成本。本论文对TMS320F2812ADC模块、SPI模块应用所作的探索，将能供使用TMS320F2812ADC模块、SPI模块的研发人员或学习者参考。 针对磁力轴承的特点，从提高功率放大器的电流响应速度和能量转化效率出发，对功率放大器的控制电路和功率电路进行了研究，研制了一台采样保持型磁力轴承功率放大器。实验结果表明，该功率放大器具有电流响应速度快、能量转化效率高等优点。 在对五自由度磁力轴承作仿真研究时，前人虽然对磁力轴承的五个自由度进行建模，但常常仅选择具有代表性的轴向自由度进行仿真。本论文则对磁力轴承的五个自由度都分别进行了仿真研究。 在文章的最后，总结了本文的主要研究成果、创新点，对国内的磁力轴承研究方法进行了反思，提出了几点改进国内磁力轴承研究的方法。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TH133.3
【部分图文】：

巨互}崖封泛互}一定子;2一转子;3一辅助轴承;4一位移传感器;5一圆盘;图2一3磁力轴承的机械部分结构剖面图本磁力轴承系统机械部分参数为王”」:轴向磁力轴承参数:转子推力盘与定子线圈间最大气隙0.4~，定子线圈匝数384匝，线圈最大工作电流ZA，最大工作电流时气隙中磁感应强度1.2T，定子电磁铁每个磁极横截面积3.0924x10一’mZ。径向磁力轴承参数:转子与定子电磁铁间的最大气隙.04~，定子线圈334匝。前端定子电磁铁每个磁极横截面积4.8x10一4m2，后端定子电磁铁每个磁极横截面积1.8/10一“mZ，定子线圈最大工作电流ZA、气隙中磁感应强度1.2T。转子参数:转子质量为12kg

(0偏置电压为90V，两个线圈串联时实验结果

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【引证文献】

相关博士学位论文 前2条

1 周海波;磁悬浮直线运动系统的设计与控制研究[D];中南大学;2010年

2 吴华春;磁力轴承支承的转子动态特性研究[D];武汉理工大学;2005年

相关硕士学位论文 前2条

1 肖帅飞;单体电磁永磁混合结构排斥力的试验研究[D];西南大学;2011年

2 齐斌;两级磁悬浮运动平台的悬浮与驱动控制研究[D];中南大学;2008年

本文编号：2824096