軸向磁力軸承數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)劉曉軍，劉小英。胡業(yè)發(fā)，柴蒼修武漢理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，武漢430070和軟件設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)研宄。試驗(yàn)結(jié)果明，該系統(tǒng)響應(yīng)速度快，具有較好的控制穩(wěn)定性和運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。較強(qiáng)的承載力和剛度。

　　磁力軸承由定子和固定于主軸上的轉(zhuǎn)子組成；此夕，還有套電磁力的控制系統(tǒng)，由傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的偏移量，通過反饋回路調(diào)節(jié)定子線圈中的電流，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的自動(dòng)調(diào)節(jié)。它與傳統(tǒng)的軸承相比具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)1無機(jī)械接觸無摩擦不需要潤(rùn)滑裝置功耗小可以超高旋轉(zhuǎn)；2其剛度和阻尼可調(diào)，轉(zhuǎn)子易通過臨介轉(zhuǎn)速，消除了附加振動(dòng)，旋轉(zhuǎn)精度，3數(shù)字控制的磁力軸承，硬件電路簡(jiǎn)單，軟件可變性大，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜規(guī)律控制；4能實(shí)現(xiàn)人機(jī)雙向通訊，其控制參數(shù)可在線調(diào)整。數(shù)宇控制的磁力軸承山于具有模擬控制所+幾備的系列優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的，櫻，庸厥，控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，己成為今后磁力軸承的主要發(fā)展方向的重要課。

　　1軸向磁力軸承的數(shù)學(xué)模型及分析系統(tǒng)1要由轉(zhuǎn)子定子和控制系統(tǒng)組成。轉(zhuǎn)子位移勾外界干擾力之間的閉環(huán)傳遞函數(shù)為其中為轉(zhuǎn)子偏離衡位迓的位移，凡山為外界干擾力，從為轉(zhuǎn)子的質(zhì)量，為調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)。

　　報(bào)1穩(wěn)定條件。要使系統(tǒng)穩(wěn)定。其調(diào)節(jié)器中必須包含比例項(xiàng)目和微分項(xiàng)，為消除靜差我們?cè)僖腓追猪?xiàng)，此外，要改矜頻特性我們還應(yīng)考慮引入濾波環(huán)節(jié)。朽0調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為2軸向磁力軸承硬件電路設(shè)計(jì)2.1位置檢測(cè)系統(tǒng)位置檢測(cè)采用電渦流傳感器無接觸無，性地測(cè)量轉(zhuǎn)軸位移參數(shù)，其靈敏度為10，爪，測(cè)量收稿曰期基金項(xiàng)目湖北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目90乃8.

　　別曉軍1966，男，湖北武漢人，博士研宄生，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)控制方面的研宄。

　　比較佳距離為安裝間隙范圍為7，在使用傳感之前必須先對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，12，0.輸出電壓與位移成線性關(guān)系，達(dá)如下實(shí)驗(yàn)測(cè)得位移與前置放大器的輸出電壓關(guān)系如UKd 1.根據(jù)1作出關(guān)系曲線2.

　　其中為比例系數(shù)，為輸出電壓，尤為位移量。

　　2.2比較器放大環(huán)節(jié)和功率放大2.4微型計(jì)算機(jī)的選擇將傳感器測(cè)得的位移信號(hào)與參考信號(hào)相減形我們選用486，2微型計(jì)算機(jī)作為數(shù)字控制成偏移，其式為器。它與控制軟件共同組成，調(diào)節(jié)器。

　　其中心為偏移量，沖為前置放大器輸出電壓為參考信號(hào)。

　　放人環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為⑴功率放大傳遞函數(shù)為其中心為功放錢圈系統(tǒng)的增益，7為時(shí)間常數(shù)。

　　本系統(tǒng)選擇的5484，轉(zhuǎn)換板是，變換器光電隔離器串并轉(zhuǎn)換電路，具采集違度快測(cè)量精度高的特點(diǎn)，而且可使計(jì)算機(jī)控制部分與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)隔離，保證采集系統(tǒng)的安全，適用于工業(yè)精密測(cè)量，輸入電壓范圍為5，采集時(shí)間為3軸向磁力軸承控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制程序的任務(wù)是1完成系統(tǒng)初始化；2進(jìn)行數(shù)字濾波；3完成人0轉(zhuǎn)換；410控制算法的實(shí)現(xiàn)；5完成0人轉(zhuǎn)換。其控制算法如下ukuk 494幾，分別為比例積分微分常數(shù)，其值根據(jù)磁力軸承的工況在線調(diào)整。系統(tǒng)控制程序框閣3.

　　4軸向數(shù)控磁力軸承系統(tǒng)試驗(yàn)研究控制穩(wěn)定性和運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性是磁力軸承使用上，轉(zhuǎn)換選15486模板，該模板為12位帶1冗0變換器光電離器的高速，轉(zhuǎn)換板，其輸出電范圍，5，電壓輸出建立時(shí)間不大幻拉制穩(wěn)定忡實(shí)現(xiàn)靜態(tài)懸浮是控制式磁力軸承要解決的首要技術(shù)課，當(dāng)磁力軸承穩(wěn)定懸浮時(shí)，我們從2，開始加載至，0然1逐漸于囔42015心。以6，咖6蚶，此1激叉局，髹穩(wěn)哞鼻加華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)控制穩(wěn)定后的磁力軸承，當(dāng)機(jī)器變速轉(zhuǎn)動(dòng)后，就有振動(dòng)產(chǎn)生，由于磁力軸承無機(jī)械摩擦，因而無機(jī)械阻尼，極易產(chǎn)生自激振蕩。我們將主軸置于種不同的轉(zhuǎn)速，逐漸加載，測(cè)試主軸位移變化情況。再逐漸減小載荷。以測(cè)試主軸的位移變動(dòng)。當(dāng)主軸靜止時(shí)，軸向位移比較小為0.2，13屯軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸向位移增大兒轉(zhuǎn)速為640肘比較火為2.7抓實(shí)驗(yàn)測(cè)適磁，捕，有頻率為出左右，由此可知，轉(zhuǎn)速與固有頻率接近時(shí)，軸向位移比較大承載力與剛度特性實(shí)驗(yàn)明該系統(tǒng)的比較大承栽力為00.轉(zhuǎn)產(chǎn)與定產(chǎn)間隙在5421.000，范圍時(shí)，其剛度較大，小于0.542 1后，剛度明顯變差。

　　浮起響應(yīng)通過鄧，61波器觀測(cè)，其響應(yīng)時(shí)間為10，左右。

　　5討論承載力磁力軸承的承載能力取決于磁場(chǎng)吸引力或排斥力的大小，而磁場(chǎng)力的大小由定子線圈中的電流確定。穩(wěn)定懸浮時(shí)，隨著負(fù)載力的增加，線圈電流也在增加，承載力的極限值由磁力軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)和擰制系統(tǒng)共決定。

　　1.處穩(wěn)定性較好，通常轉(zhuǎn)子與定子間隙在06，1左右比較合適。

　　其剛度比較大。

　　轉(zhuǎn)速與固有頻率接近時(shí)，軸向位移增大。

　　由試驗(yàn)測(cè)試的數(shù)據(jù)分析可知。采用數(shù)字控制的磁力軸承具，控制參數(shù)可在線調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)，因此可使系統(tǒng)達(dá)到比較佳運(yùn)行狀態(tài)，本系統(tǒng)具有較好的控制穩(wěn)定性運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和較強(qiáng)的承載力，其響應(yīng)速度快。剛度大，可滿足工業(yè)使用要求。