● 摘要
磁悬浮轴承是通过磁场力对转子实现悬浮支撑的新型机电一体化轴承。由于它具有无磨损、无污染、寿命长等明显优点，涉及到电磁学、控制理论、机械学、转子动力学、计算机科学等众多领域，因此具有广泛的应用前景。本次课题主要是针对磁悬浮轴承的控制系统进行比较全面的研究。首先，利用轴承转子系统动力学及电磁理论，建立了磁悬浮轴承系统垂直方向上的数学模型并进行了稳定性分析。 其次，根据前人得出的结论（加入超前或滞后环节可以使系统稳定），设计了模糊控制器，并推导出磁悬浮轴承的刚度、阻尼等主要技术指标与系统的固有参数。通过仿真计算，确立了模糊控制器的各参数，并分析了模糊控制器和PID控制器对系统性能的影响。再次，设计了以TMS320F240型DSP为核心的数字控制系统的硬件和软件。其中硬件包括控制驱动电路和功率放大电路。软件则实现了数据的采样、计算、信号的输出以及与上位机的通讯。通过加上位置反馈，对系统进行了调试并分析了实验结果，提出了改进的方案。最后，针对磁悬浮轴承中的无刷直流电机的控制驱动电路进行了转速的dsp软件设计，实现了电机的平稳旋转。