【摘 要】
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磁悬浮电主轴依靠磁悬浮轴承的电磁力将电主轴悬浮于空间,由于无接触且可主动控制振动,其在寿命、振动抑制等方面具有接触式轴承无可比拟的优点,获得了越来越大的关注。本文
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磁悬浮电主轴依靠磁悬浮轴承的电磁力将电主轴悬浮于空间,由于无接触且可主动控制振动,其在寿命、振动抑制等方面具有接触式轴承无可比拟的优点,获得了越来越大的关注。本文针对磁悬浮电主轴的控制策略和工业应用进行了研究。本文设计并制作了一台磁悬浮电主轴样机,给出了各环节设计参数,包括磁悬浮轴承及其电控系统、转子系统以及动环与芯轴过盈量等;分析了磁悬浮轴承电磁特性,验证了设计的合理性,并分析了该样机的动静刚度、模态、临界转速以及不平衡响应等静动力学特性;完成了该样机的不完全微分PID及混合灵敏度H∞控制策略设计,借助ADAMS和Matlab Simulink联合仿真校验了磁悬浮轴承承载力以及对比分析了两种控制策略的控制效果,并基于F28335DSP数字控制器实现了静态悬浮和高速旋转;最后测试了该样机的广义动刚度、临界转速、温升以及现场磨削性能。测试结果表明,本文所设计的磁悬浮电主轴样机能够在42000r/min稳定运行,两种控制方式下的最大同频振幅均在3μm以内,其下径向磁悬浮轴承的广义动刚度达到4N/μm,长期工作下驱动电机和磁悬浮轴承温升分别小于30℃和20℃。现场磨削试验表明,该样机可以满足触摸屏的磨削加工要求,达到工业化应用水平。
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