混合磁軸承控制器設(shè)計(jì)與仿真

1.6萬(wàn)字 43頁(yè) 原創(chuàng)作品，獨(dú)家提交，已通過(guò)查重系統(tǒng)

摘要
磁懸浮軸承具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損、無(wú)需潤(rùn)滑和密封、高轉(zhuǎn)速、高精度、壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)良品質(zhì)，從根本上改變了傳統(tǒng)的支承形式。目前國(guó)內(nèi)外主要集中在直流磁軸承方面的研究，但是直流磁軸承具有體積大，成本高，開(kāi)關(guān)功放驅(qū)動(dòng)損耗大等缺點(diǎn)。針對(duì)直流磁軸承的缺點(diǎn)，本文提出了一種主要由三相逆變器來(lái)驅(qū)動(dòng)的五自由度交直流混合磁軸承。這種五自由度交直流混合磁軸承是由三自由度交直流混合磁軸承和二自由度交流混合磁軸承來(lái)支承。本論文主要就五自由度高速機(jī)床電主軸系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和控制方面開(kāi)展深入研究。
本文闡述了這種五自由度磁軸承高速機(jī)床電主軸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，分析其磁場(chǎng)及懸浮力的表達(dá)式，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出磁軸承的非線性化數(shù)學(xué)模型，采用泰勒展開(kāi)的方法進(jìn)一步推導(dǎo)出線性化模型，并根據(jù)動(dòng)力學(xué)理論建立系統(tǒng)的五自由度狀態(tài)方程。針對(duì)一端二自由度交流混合磁軸承設(shè)計(jì)了參數(shù)自整定的模糊PID控制器，進(jìn)行了啟動(dòng)，負(fù)載干擾下的仿真研究，并與常規(guī)PID控制器下的仿真結(jié)果作較為詳細(xì)的比較。
理論研究與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：交流混合磁軸承結(jié)構(gòu)合理緊湊、效率高、成本低，具有廣泛潛在應(yīng)用前景。參數(shù)自整定模糊PID與常規(guī)PID控制相比，無(wú)論是在起動(dòng)階段，還是在擾動(dòng)的情況下，模糊PID控制器都能使系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)問(wèn)加快，超調(diào)量減小，而且可以對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性，模糊PID控制器對(duì)交流磁懸浮軸承這樣的非線性系統(tǒng)具有非常好的控制效果。


關(guān)鍵詞：混合磁軸承，狀態(tài)方程，模糊PID控制器
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