磁懸浮軸承中冗余位移傳感器測(cè)量模型與誤差修正研究.pdf

1、磁懸浮軸承依靠可控電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮在設(shè)定位置，具有無機(jī)械接觸、無摩擦、無磨損等優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)床主軸、磁懸浮多電發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵裝備中高性能轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的理想支承方式。隨著對(duì)裝備可靠性要求的不斷提高，磁懸浮軸承的可靠性問題成為了目前磁懸浮軸承技術(shù)的研究重點(diǎn)。
　　磁懸浮軸承依賴閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)其性能，位移傳感器是閉環(huán)控制中的關(guān)鍵部件。若位移傳感器出現(xiàn)故障，軸承系統(tǒng)將失去該傳感器所在自由度的穩(wěn)定條件，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。采用冗余傳感器技術(shù)可顯著提高磁懸

2、浮軸承系統(tǒng)的可靠性；但在冗余位移傳感器使用過程中，常常由于不理想的傳感器布局與裝配，給控制系統(tǒng)引入測(cè)量誤差，直接影響了磁懸浮軸承系統(tǒng)的控制精度與可靠性。
　　本文開展了針對(duì)磁懸浮軸承冗余傳感器技術(shù)的研究，首先分析了磁懸浮軸承系統(tǒng)的機(jī)械、控制結(jié)構(gòu)，建立不同安裝角度參數(shù)下的傳感器測(cè)量模型；然后分析了不同的誤差因素，如磁懸浮軸承支架傾斜、傳感器安裝傾斜、傳感器檢測(cè)中心與機(jī)械中心不重合等所導(dǎo)致的誤差形式，分析了上述因素對(duì)磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子位移

3、檢測(cè)精度的影響機(jī)理；再次，建立了含冗余傳感器的磁懸浮軸承控制系統(tǒng)，對(duì)控制系統(tǒng)中各單元進(jìn)行建模，并基于Matlab-simulink平臺(tái)進(jìn)行了誤差修正的仿真分析；最后，提出了離線迭代方法，進(jìn)行了冗余位置傳感器坐標(biāo)變換實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，冗余位移傳感器產(chǎn)生的測(cè)量誤差可能導(dǎo)致磁懸浮軸承控制系統(tǒng)精度降低甚至失控，而本文討論的方法能有效降低不理想的傳感器布局與裝配對(duì)轉(zhuǎn)子控制精度與穩(wěn)定性的影響。
　　本文創(chuàng)新點(diǎn)在于：（1）建立了冗余傳感器