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数控磁轴承—转子系统的研究

发布时间:2022-01-08 13:28
  磁轴承是利用磁力将转子稳定悬浮于空间的一种新型高性能轴承,由于转子与定子之间不存在机械接触,转子可以达到很高的运转速度,几乎没有机械磨损、寿命长、能耗低、噪音小、无需润滑、在很多应用领域内与传统轴承相比具有明显的优越性。 本文介绍了本实验室研制的数控AMB实验台数学模型以及数字控制器的硬件和软件的工作原理,它采用了上下位机主从式工作方式,可在线修改控制器参数。本文提出利用转速实现在线最优控制思想。由于AMB系统转子动力特性和功放的非线性是转速的函数,而且在实际中转速是可以在线测量的,因此可以将数字控制器参数以转速分段优化,从而使系统始终工作在最佳状态。采用优化方法与AMB系统仿真相结合的方法得到控制器不同转速段的优化参数,并用实验初步验证了这些参数的有效性。本文用所提出的电磁轴承-柔性转子系统分析方法,对实验室的磁轴承实验系统进行了较为深入的分析。计算分析表明:采用两级相位超前的控制器可以增加系统的稳定性并大大降低不平衡响应的幅值;由于传感器与磁轴承的异位的存在,尤其是对柔性转子,传感器所测的信号不能真实地反映磁轴承的情况,影响了系统的可控性及可观测性,因而影响了控制效果,对系统... 

【文章来源】:北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】:82 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
第一章 绪论
    1.1 磁轴承技术简介
        1.1.1 磁轴承及分类
        1.1.2 磁轴承控制技术
        1.1.3 磁轴承技术的新发展
    1.2 论文内容安排
第二章 有源磁力轴承实验台结构设计与模型建立
    2.1 系统结构与参数
        2.1.1 系统结构
        2.1.2 系统参数
    2.2 系统模型分析
        2.2.1 电磁力数学模型
        2.2.2 位移传感器
        2.2.3 功率放大器
        2.2.4 五自由度系统的运动方程
        2.2.5 单质点线性化模型
第三章 数字控制系统的设计与实现
    3.1 数字控制器的硬件
        3.1.1 A/D、D/A模板
            3.1.1.1 译码控制电路
            3.1.1.2 A/D、D/A转换电路
            3.1.1.3 光电键相脉冲电路
        3.1.2 TMS320C25模板
    3.2 数字控制器的软件
    3.3 数字控制器PD、PDD的等效传递函数
第四章 数字控制器的参数优化
    4.1 控制器参数分段优化思想的提出
    4.2 磁轴承系统数学模型
    4.3 控制器参数优化的约束条件
    4.4 AMB系统控制器参数优化模型与方法
    4.5 数控PD参数优化的初步实验验证
第五章 电磁轴承-柔性转子系统分析
    5.1 电磁轴承-柔性转子系统分析方法
        5.1.1 引言
        5.1.2 电磁轴承-柔性转子系统分析方法的原理
    5.2 临界转速分析
        5.2.1 不计支承阻尼时转子的临界转速
        5.2.2 磁轴承支承时的临界转速
    5.3 系统衰减系数与阻尼固有频率
    5.4 不平衡响应分析
        5.4.1 控制器为一级相位超前时的不平衡响应
        5.4.2 控制器为两级相位超前时的系统分析
            5.4.2.1 轴承与传感器同位时的不平衡响应
            5.4.2.2 轴承与传感器异位时不平衡响应
            5.4.2.3 比较分析
结论与建议
致谢
参考文献


【参考文献】:
期刊论文
[1]电磁轴承柔性转子系统分析方法[J]. 唐钟麟,冯志华,黄晓蔚.  机械工程学报. 1999(02)
[2]数字控制的有源磁悬浮轴承的实验研究[J]. 黄晓蔚,唐钟麟,冯志华,吴瑞峰.  机械科学与技术. 1998(06)
[3]高速电磁轴承转子轴的设计研究[J]. 张钢,谢振宇,陈立群,虞烈.  机械科学与技术. 1998(05)
[4]推力电磁轴承的动态承载能力与动刚度计算[J]. 张钢,刘淑琴,虞烈,谢友柏.  中国机械工程. 1998(09)
[5]电磁轴承的工业应用设计[J]. 张钢,曹广忠,虞烈,谢友柏.  轴承. 1998(06)
[6]非线性系统三维频域分析法及其在磁轴承中的应用[J]. 祁庆中,赵雷,江伟,赵鸿宾.  清华大学学报(自然科学版). 1998(06)
[7]主动磁悬浮轴承的神经网络 PID 控制研究[J]. 施阳,严卫生,任章,徐德民.  机械科学与技术. 1998(02)
[8]可控磁悬浮径向轴承结构内部干扰因素分析及抑制干扰的对策[J]. 赵雷,白庆泰,张士义,刘晋春.  机械设计. 1996(11)
[9]可控磁悬浮轴承刚度的提高与大范围稳定性[J]. 赵雷,刘晋春,张士义.  组合机床与自动化加工技术. 1996(07)
[10]电磁轴承系统控制参数与稳定性的关系分析[J]. 汪希平,袁崇军,谢友柏.  机械工程学报. 1996(03)



本文编号:3576639

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