基于DSP动力磁悬浮轴承悬浮控制系统研究

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1、摘要摘要动力磁悬浮轴承(PowerMagneticBearing)集旋转驱动与径向悬浮于一体，具有机械轴承及磁悬浮轴承无可比拟的优点，为旋转机械的发展开辟了新的研究途径。动力磁悬浮轴承主要分永磁同步型、感应型及磁阻型等，本文对感应型动力磁悬浮轴承的悬浮机理和控制方法进行了较为深入的研究。(1)在综述国内外动力磁悬浮轴承研究进展和发展现状的基础上，根据动力磁悬浮轴承的悬浮机理，建立了含转子偏心的径向悬浮力数学模型。(2)针对动力磁悬浮轴承强耦合特性，分析了转矩子系统和悬浮子系统之间的耦合关系，基于U．I模型的解

2、耦控制方法，推导出悬浮解耦算法公式，建立了悬浮绕组独立控制算法，仿真及实验结果均验证了该算法的有效性。(3)设计出以DSP(TMS320LF2407A)为核心的数字控制系统，该系统包括转子位移检测、悬浮绕组电流检测及PID控制等，同时还设计出系统主电路及过、欠电压和泵升保护等保护电路，提高了动力磁悬浮轴承悬浮控制的可靠性。(4)针对U．I模型解耦控制算法中引入的纯积分环节，提出级联两个一阶低通滤波器以取代纯积分环节的新积分算法，消除了由纯积分环节而引入的直流偏置误差或初始相位积分误差，提高了转子的悬浮精度。(

3、5)由于动力磁悬浮轴承转子对外界干扰的高敏感性，为实现系统的实时控制，本文全部程序采用汇编语言编写，在实现稳态悬浮的基础上保证了系统的实时性。关键词：动力磁悬浮轴承；悬浮绕组；独立控制算法；U-I模型大连交通人学工学硕士学位论文AbstractPowerMagneticBeatingcombinesrotationdrivingandradialsuspensioninawhole，ithasmanyadvantagesthatmechanicalbeatingandmagneticbearingcan’tc

4、ompare，andhasopenupanewresearchapproachforrotatingmachinerydeveloping．PowerMagneticBearingmainlyincludesPermanent-magnetSynchronoustype，induction—type，reluctance—typeandSOon．ThepaperismainlystudyingonsuspensionmechanismandcontrolmethodforinductionPowerMagne

5、ticBeating．(1)BasedondomesticandoverseasdevelopingstatusandresearchprogressofPowerMagneticBearing，alsoaccordingtoitssuspensionprinciple，themathematicalmodelofradicalsuspensionforcecontainingrotoreccentricityisbuilt．(2)Accordingtostrongcouplingcharacteristic

6、ofPowerMagneticBearing，thecouplingrelationshipbetweentorquesubsystemandsuspensionsubsystemisanalyzed．BasingondecouplingmethodofU—Imodel，thesuspensiondecouplingalgorismformulaisdeducedandtheindependentcontrolalgorismofsuspensionwindingisbuilt．Simulationandex

7、perimentresultverifythevalidityofthealgorism．(3)DigitalcontrolsystemadoptingDSP(TMS320LF2407A)ascoreisdesigned，containingrotordisplacementdetectingsystem，suspensionwindingcurrentdetecting，PIDcontrolandSOon．Meanwhile，maincircuitofsystem，over-voltageandunder-

8、voltageprotectioncircuitandpumpprotectioncircuitaredesigned，whichimprovethesuspensioncontrolreliabilityofPowerMagneticBearing．(4)AccordingtothepureintegratinglinkintroduceddecouplingcontrolalgorismforU