基于DSP的磁悬浮转子控制系统设计与控制算法研究(2)

武汉理工大学硕士学位论文

第２章磁力轴承系统模型的建立

２．１磁力轴承系统的组成及工作原理

磁力轴承系统是典型的机电～体化产品，一个典型的磁力轴承控制系统是由传感器、控制器、功率放大器和磁力线圈组成１９Ｊ。传感器检测转子的运动状态，并将信息反馈给控制器，控制器根据反馈信号产生相应的控制信号，然后由功率放大器将这一控制信号控制电流，对磁力线圈进行主动控制。从而使磁悬浮转子可以悬浮在空中并进行高速旋转。磁力轴承系统性能好坏不但取决于控制系统还依赖于机械部分结构设计。相对于控制部分来说，电磁铁、转子等构成的机械系统如果机械结构、参数的设计不够合理，将会使被控的机械对象难以控制，从而影响控制效果。只有结构和参数合理，建立的模型准确，才有可能设计出性能优良的电控系统。本章简要介绍磁力轴承系统结构和系统参数，分析机械结构和系统模型，选择适当的控制方法，为控制系统设计提供依据。

２．１．１磁力轴承系统的控制对象

磁力轴承控制系统中的被控对象实际上就是磁悬浮转子。本课题研究的是５自由度磁力轴承，径向是４个自由度，而轴向是１个自由度。图２－１为课题组所用的磁力轴承。

图２－１实验室所用磁力轴承

另一方面，为了使磁悬浮转子具有足够的刚度，通常通过控制电流的动态变化来使加在转子上的力也动态变化，以适应外部的扰动量。控制系统就是要让转子实现稳定的动态悬浮。所以控制系统如何有效地克服转子各自由度间的耦合关系，如何有效使转子稳定悬浮并具有一定的刚度，这是达到控制效果的关键【１０】。

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