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

　　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，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的自動調(diào)節(jié)。它與傳統(tǒng)的軸承相比具有如下顯著的優(yōu)點1無機械接觸無摩擦不需要潤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，旋轉(zhuǎn)精度，3數(shù)字控制的磁力軸承，硬件電路簡單，軟件可變性大，可實現(xiàn)復(fù)雜規(guī)律控制；4能實現(xiàn)人機雙向通訊，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，越來越受到人們的，櫻，庸厥，控系統(tǒng)的設(shè)計與研究，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目和微分項，為消除靜差我們再引入枳分項，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2.1位置檢測系統(tǒng)位置檢測采用電渦流傳感器無接觸無，性地測量轉(zhuǎn)軸位移參數(shù)，其靈敏度為10，爪，測量收稿曰期基金項目湖北省自然科學(xué)基金資助項目90乃8.

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

　　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傳感器進行標定，12，0.輸出電壓與位移成線性關(guān)系，達如下實驗測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微型計算機的選擇將傳感器測得的位移信號與參考信號相減形我們選用486，2微型計算機作為數(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。

　　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，具采集違度快測量精度高的特點，而且可使計算機控制部分與現(xiàn)場信號隔離，保證采集系統(tǒng)的安全，適用于工業(yè)精密測量，輸入電壓范圍為5，采集時間為3軸向磁力軸承控制系統(tǒng)軟件設(shè)計控制程序的任務(wù)是1完成系統(tǒng)初始化；2進行數(shù)字濾波；3完成人0轉(zhuǎn)換；410控制算法的實現(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)試驗研究控制穩(wěn)定性和運轉(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，電壓輸出建立時間不大幻拉制穩(wěn)定忡實現(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，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)報自然科學(xué)版運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性實現(xiàn)控制穩(wěn)定后的磁力軸承，當(dāng)機器變速轉(zhuǎn)動后，就有振動產(chǎn)生，由于磁力軸承無機械摩擦，因而無機械阻尼，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，測試主軸位移變化情況。再逐漸減小載荷。以測試主軸的位移變動。當(dāng)主軸靜止時，軸向位移比較小為0.2，13屯軸轉(zhuǎn)動時，軸向位移增大兒轉(zhuǎn)速為640肘比較火為2.7抓實驗測適磁，捕，有頻率為出左右，由此可知，轉(zhuǎn)速與固有頻率接近時，軸向位移比較大承載力與剛度特性實驗明該系統(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，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，其響應(yīng)時間為10，左右。

　　5討論承載力磁力軸承的承載能力取決于磁場吸引力或排斥力的大小，而磁場力的大小由定子線圈中的電流確定。穩(wěn)定懸浮時，隨著負載力的增加，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，軸向位移增大。

　　由試驗測試的數(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，因此可使系統(tǒng)達到比較佳運行狀態(tài)，本系統(tǒng)具有較好的控制穩(wěn)定性運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和較強的承載力，其響應(yīng)速度快。剛度大，可滿足工業(yè)使用要求。