磁悬浮技术国内外研究现状和发展趋势(3)
时间:2018-03-26 11:49 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
我国对磁轴承的研究起步于80年代，国防科技大学、清华大学、哈尔滨工业大学、天津大学、上海交通大学等均开展了相应的研究。1994年，清华大学机电与控制实验室研制成功卧式五自由度磁轴承系统，转速高达53,200r/min，1997年成功进行了内圆磨削实验，1999年实现了数控，转速高达50,000r/min， 回转精度lμm。1996年，哈尔滨工业大学研制成功数控机床用高刚度磁力轴承主轴，主轴转速20,000r/min，磨头端部刚度20N/μm，轴承处径向静刚度169N/μm，主轴运动误差小于25μm[5]，目前，正致力于磁轴承卫星飞轮应用技术的研究。同时，西安交通大学研制成功用于涡轮膨胀机的磁轴承系统。但到目前为止，开发的多数产品还处于实验室阶段，而且在承载刚度和承载能力方面距离大规模应用还有一定距离。国外磁轴承的价格十分昂贵，而且处于技术上保密的原因，不对国内进行小批量磁轴承的出售。磁轴承能否产业化，其发展速度和水平关系着民族工业的前途，其市场潜力也非常巨大。 现阶段磁悬浮轴承控制研究发展所面临的主要问题： （1） 动态刚度的提高 在磁悬浮轴承的各项技术指标中，动态刚度是其中相当重要的一环，其大小决定着磁轴承能否在工业上应用，这也是现在磁轴承研究上的一个难点。磁轴承的动态刚度和阻尼不仅是系统参数的函数，而且是频率 的函数，故要使磁轴承系统动态刚度的提高可以通过改善系统各组成部分的硬件来达到，但通过这种方法提高的动态刚度有限，故更重要的是通过改变磁轴承控制器的结构来实现，即通过调整控制器的策略来实现。 （2） 采用数字控制器 用模拟电路来实现控制器的功能，称之为模拟控制器，其优点有：成本较低，实现容易。但它有很多不足之处：参数调节很不方便，很难实现复杂的控制算法等。因此，今后磁轴承将采用数字控制器是磁轴承发展的必然趋势。数字控制器的主要优点有：在开发阶段，数字控制易于进行各种可能控制策略的试验，能够实现复杂的控制功能；数字控制器除了使被控装置稳定外，还可以承担大量额外任务，如设定点调整，自适应控制，不平衡补偿和其他机械误差补偿等。有些任务虽然采用模拟控制器也能实现，但数字控制可使专用硬件的数目大大减少；采用数字控制，可以更好地实现在线检测：载荷位移振动、轴承电流及其它允许工况，可以显示记录及远程传输；对意外和紧急情况以及相应的安全问题可以做出智能反映；系统的更新换代由于常常只涉及到软件而更为容易。 (责任编辑：qin) |