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      磁懸浮軸承運動控制問題的提出

      時間:2014-03-11來源:湘寶佳 作者:小編 關注:
      磁懸浮軸承 也稱電磁軸承或磁力軸承,是新一代的非接觸支承部件,已廣泛地應用于空間技術、機械加工、機器人等眾多領城,其實物外形如圖一所示。它利用磁場力將軸桿無機械摩擦、無潤滑地懸浮在空間中,是磁懸浮原理在動力機械領域中的一個典型應用案例。 不
          磁懸浮軸承也稱電磁軸承或磁力軸承,是新一代的非接觸支承部件,已廣泛地應用于空間技術、機械加工、機器人等眾多領城,其實物外形如圖一所示。它利用磁場力將軸桿無機械摩擦、無潤滑地懸浮在空間中,是磁懸浮原理在動力機械領域中的一個典型應用案例。不銹鋼水箱廠磁懸浮軸承具有傳統軸承無法比擬的許多優越性能,如容許轉子達到很高的轉速,軸承功耗小,轉子與定子之間可實現無摩擦的相對運動,維護成本低,壽命長等。


      圖一:磁懸浮軸承

          雖然相比傳統機械軸承來說,磁懸浮軸承具有諸多優勢,但它也存在一些工程實際問題。例如,它的固有特性在本質上存在較強的非線性,難以實現有效的控制。由于磁懸浮軸承是由“多組電磁線圈+動態平衡控制”構成的復雜的磁機電復合控制系統,其良好的動態性能是以“控制”為基礎的。

          為研究磁懸浮軸承的運動控制問題,需要對實際系統進行簡化與抽象。下面從一組電磁線圈(垂直方向)入手,對磁懸浮軸承在垂直方向“電磁力/電流-軸桿位置”的動態特性進行分析,其簡化的物理模型如圖二所示。


      磁懸浮軸承的簡化物理模型

          圖二中將軸桿抽象成一個勻質金屬小棒,起動電磁鐵時,軸桿受到上方電磁力的吸引而克服重力的作用,實現磁懸浮。可以看出,此問題為單自由度問題,因而依據經典力學的牛頓定律即可求解。




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