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轴向磁力轴承数字控制系统的设计

作者:宁波润生干式变压器厂  来源:http://ningbo.lcsrw.com/  发布时间:2018-01-31
轴向磁力轴承数字控制系统的设计

  轴向磁力轴承数字控制系统的设计刘晓军,刘小英。胡业发,柴苍修武汉理工大学机电工程学院,武汉430070和软件设计,并对其进行了试验研宄。试验结果明,该系统响应速度快,具有较好的控制稳定性和运转稳定性。较强的承载力和刚度。

  磁力轴承由定子和固定于主轴上的转子组成;此夕,还有套电磁力的控制系统,由传感器检测转子的偏移量,通过反馈回路调节定子线圈中的电流,从而实现转子位置的自动调节。它与传统的轴承相比具有如下显著的优点1无机械接触无摩擦不需要润滑装置功耗小可以超高旋转;2其刚度和阻尼可调,转子易通过临介转速,消除了附加振动,旋转精度,3数字控制的磁力轴承,硬件电路简单,软件可变性大,可实现复杂规律控制;4能实现人机双向通讯,其控制参数可在线调整。数宇控制的磁力轴承山于具有模拟控制所+几备的系列优点,越来越受到人们的,樱,庸厥,控系统的设计与研究,己成为今后磁力轴承的主要发展方向的重要课。

  1轴向磁力轴承的数学模型及分析系统1要由转子定子和控制系统组成。转子位移勾外界干扰力之间的闭环传递函数为其中为转子偏离衡位迓的位移,凡山为外界干扰力,从为转子的质量,为调节器传递函数。

  报1稳定条件。要使系统稳定。其调节器中必须包含比例项目和微分项,为消除静差我们再引入枳分项,此外,要改矜频特性我们还应考虑引入滤波环节。朽0调节器的传递函数为2轴向磁力轴承硬件电路设计2.1位置检测系统位置检测采用电涡流传感器无接触无,性地测量转轴位移参数,其灵敏度为10,爪,测量收稿曰期基金项目湖北省自然科学基金资助项目90乃8.

  别晓军1966,男,湖北武汉人,博士研宄生,主要从事机械设计与自动控制方面的研宄。

  ******距离为安装间隙范围为7,在使用传感之前必须先对传感器进行标定,12,0.输出电压与位移成线性关系,达如下实验测得位移与前置放大器的输出电压关系如UKd 1.根据1作出关系曲线2.

  其中为比例系数,为输出电压,尤为位移量。

  2.2比较器放大环节和功率放大2.4微型计算机的选择将传感器测得的位移信号与参考信号相减形我们选用486,2微型计算机作为数字控制成偏移,其式为器。它与控制软件共同组成,调节器。

  其中心为偏移量,冲为前置放大器输出电压为参考信号。

  放人环节传递函数为⑴功率放大传递函数为其中心为功放钱圈系统的增益,7为时间常数。

  本系统选择的5484,转换板是,变换器光电隔离器串并转换电路,具采集违度快测量精度高的特点,而且可使计算机控制部分与现场信号隔离,保证采集系统的安全,适用于工业精密测量,输入电压范围为5,采集时间为3轴向磁力轴承控制系统软件设计控制程序的任务是1完成系统初始化;2进行数字滤波;3完成人0转换;410控制算法的实现;5完成0人转换。其控制算法如下ukuk 494几,分别为比例积分微分常数,其值根据磁力轴承的工况在线调整。系统控制程序框阁3.

  4轴向数控磁力轴承系统试验研究控制稳定性和运转稳定性是磁力轴承使用上,转换选15486模板,该模板为12位带1冗0变换器光电离器的高速,转换板,其输出电范围,5,电压输出建立时间不大幻拉制稳定忡实现静态悬浮是控制式磁力轴承要解决的首要技术课,当磁力轴承稳定悬浮时,我们从2,开始加载至,0然1逐渐于囔42015心。以6,咖6蚶,此1激叉局,髹稳哞鼻加华中师范大学学报自然科学版运转稳定性实现控制稳定后的磁力轴承,当机器变速转动后,就有振动产生,由于磁力轴承无机械摩擦,因而无机械阻尼,极易产生自激振荡。我们将主轴置于种不同的转速,逐渐加载,测试主轴位移变化情况。再逐渐减小载荷。以测试主轴的位移变动。当主轴静止时,轴向位移最小为0.2,13屯轴转动时,轴向位移增大儿转速为640肘最火为2.7抓实验测适磁,捕,有频率为出左右,由此可知,转速与固有频率接近时,轴向位移最大承载力与刚度特性实验明该系统的最大承栽力为00.转产与定产间隙在5421.000,范围时,其刚度较大,小于0.542 1后,刚度明显变差。

  浮起响应通过邓,61波器观测,其响应时间为10,左右。

  5讨论承载力磁力轴承的承载能力取决于磁场吸引力或排斥力的大小,而磁场力的大小由定子线圈中的电流确定。稳定悬浮时,随着负载力的增加,线圈电流也在增加,承载力的极限值由磁力轴承的结构参数和拧制系统共决定。

  1.处稳定性较好,通常转子与定子间隙在06,1左右比较合适。

  其刚度最大。

  转速与固有频率接近时,轴向位移增大。

  由试验测试的数据分析可知。采用数字控制的磁力轴承具,控制参数可在线调整的优点,因此可使系统达到最佳运行状态,本系统具有较好的控制稳定性运转稳定性和较强的承载力,其响应速度快。刚度大,可满足工业使用要求。

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