電磁軸承控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、電磁軸承作為一種新的支撐形式，具備使用壽命長(zhǎng)、無磨損、位置精度高和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，時(shí)至今日成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文以600Wh飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目為背景，重點(diǎn)研究飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的電磁軸承控制系統(tǒng)仿真，為樣機(jī)的研制提供了理論參考。
　　本文介紹了電磁軸承控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，建立了電磁力和轉(zhuǎn)子的數(shù)學(xué)模型。基于傳統(tǒng)PID控制，建立控制器、位移傳感器、功率放大器的數(shù)學(xué)模型，建立整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖和傳遞函數(shù)。分析控制器參數(shù)對(duì)電磁

2、軸承等效剛度等效阻尼的影響，根據(jù)勞斯判定確定控制器參數(shù)范圍，給出最優(yōu)的一組控制參數(shù)進(jìn)行傳統(tǒng)PID控制仿真。為了解決電磁軸承的非線性，利用S函數(shù)編寫變參數(shù)PID控制，兩種仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。介紹電磁軸承控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，NI PXI相關(guān)硬件的性能和電渦流傳感器的工作原理。分析功率放大器的性能指標(biāo)和參數(shù)之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)單自由度電磁軸承靜力學(xué)測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)。根據(jù)對(duì)電磁軸承的試驗(yàn)系統(tǒng)的硬件分析，方便搭建試驗(yàn)樣機(jī)的控制系統(tǒng)。利用Labview進(jìn)行

3、電磁軸承控制系統(tǒng)仿真，將系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集、控制算法、數(shù)據(jù)輸出、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等幾大模塊，良好的前面板布置便于人機(jī)交互。在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行控制仿真，減少開發(fā)周期和開發(fā)難度。使用動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS和控制系統(tǒng)仿真軟件MATLAB/Simulink分別建立樣機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)模型和控制系統(tǒng)模型，對(duì)徑向電磁軸承以及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合仿真，在虛擬環(huán)境下轉(zhuǎn)子能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定懸浮，并得到轉(zhuǎn)子的起伏特性曲線。仿真結(jié)果表明，通過聯(lián)合仿真可以驗(yàn)證試驗(yàn)的可行性和正確性，為電磁