磁悬浮轴承柔性转子系统的变参数控制研究

【摘要】： 当前旋转机械正在向高速、重载和细长方向发展,磁悬浮轴承具有无接触、可主动控制等特点,被广泛认为是下一代高速旋转机械支承装置。传统的PID控制虽然结构简单且具有一定的鲁棒性,但单一的控制参数很难同时保证磁悬浮轴承柔性转子系统所需的低频和高频特性。而基于状态反馈的最优控制、鲁棒控制等现代控制策略由于算法复杂,可实现性较差。本文建立了磁悬浮轴承柔性转子系统试验台,分析了控制参数对柔性转子系统动态性能的影响。从理论上提出了基于转速的变参数控制方法,并分析了该方法的可行性和参数跳变时系统的稳定性。在理论分析的基础上,通过TMS320F2812 DSP的捕获单元将转子的转速信号引入控制器,在不同转速区段选取不同的PID参数控制径向磁悬浮轴承,采用C语言与汇编语言混编的方式编写控制软件,实现了基于TMS320F2812 DSP五自由度磁悬浮轴承柔性转子系统的变参数PID控制,并通过系统高速旋转试验进行了验证。理论分析和试验研究结果表明,采用变参数控制策略能够满足系统在不同转速区段对支承特性的不同要求,使柔性转子系统在整个转速区段均具有较好的动态性能,有利于系统平稳越过弯曲临界转速。