在現(xiàn)代工業(yè)與科技迅猛發(fā)展的進(jìn)程中，高速大慣量旋轉(zhuǎn)機(jī)械廣泛應(yīng)用于航空航天、高端裝備制造、能源電力等眾多關(guān)鍵領(lǐng)域。在這些旋轉(zhuǎn)機(jī)械里，軸承作為核心部件，其性能優(yōu)劣直接關(guān)乎設(shè)備的整體運(yùn)行質(zhì)量與穩(wěn)定性。傳統(tǒng)機(jī)械軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因存在機(jī)械接觸，不可避免地會(huì)產(chǎn)生摩擦與磨損，這不僅降低了系統(tǒng)效率，還增加了能耗，限制了設(shè)備的轉(zhuǎn)速與精度提升，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)故障，導(dǎo)致高昂的維修成本與生產(chǎn)停滯。
隨著科技發(fā)展對(duì)設(shè)備性能要求的不斷攀升，研發(fā)新型高性能軸承迫在眉睫。磁懸浮軸承應(yīng)運(yùn)而生，它利用電磁力將轉(zhuǎn)子無(wú)接觸地懸浮起來(lái)，徹底消除了機(jī)械接觸帶來(lái)的摩擦與磨損問(wèn)題。憑借高精度、高轉(zhuǎn)速、低能耗、長(zhǎng)壽命等顯著優(yōu)勢(shì)，磁懸浮軸承在諸多前沿領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，成為推動(dòng)現(xiàn)代高端裝備技術(shù)革新的關(guān)鍵因素。然而，磁懸浮軸承系統(tǒng)是一個(gè)高度復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，涉及電磁學(xué)、控制理論、機(jī)械設(shè)計(jì)等多學(xué)科知識(shí)。其性能受電磁參數(shù)、控制算法、機(jī)械結(jié)構(gòu)等多種因素的綜合影響，且各因素之間相互耦合，關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。為了深入探究磁懸浮軸承的運(yùn)行機(jī)理，優(yōu)化系統(tǒng)性能，確保其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性與穩(wěn)定性，一套先進(jìn)且完善的磁懸浮軸承試驗(yàn)系統(tǒng)就顯得尤為重要。對(duì)此，南京研旭電氣科技有限公司在多年動(dòng)模平臺(tái)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合電磁軸承磁懸浮飛輪系統(tǒng)合作方，構(gòu)建基于快速原型控制的五自由度磁懸浮軸承試驗(yàn)系統(tǒng)。通過(guò)此平臺(tái)，研究人員可以快速掌握電磁軸承五自由度控制特性，驗(yàn)證相關(guān)控制算法，可以縮短研究和開(kāi)發(fā)周期、節(jié)省研究經(jīng)費(fèi)，可以展開(kāi)全面深入的研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
基于快速原型控制的五自由度磁懸浮軸承實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由磁軸承測(cè)試臺(tái)架、功率驅(qū)動(dòng)器、快速原型控制器、基于模型開(kāi)發(fā)快速原型監(jiān)控系統(tǒng)、開(kāi)放式功率硬件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)組成，高精度可編程直流電源組成，其系統(tǒng)拓?fù)淙缦聢D所示。
基于快速原型控制的五自由度磁懸浮軸承實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用5自由度磁懸浮試驗(yàn)臺(tái)，基于SIC的開(kāi)放式功率硬件與快速原型控制控制器構(gòu)成，使得系統(tǒng)能夠更快更高效的進(jìn)行算法驗(yàn)證與迭代。
1、5自由度磁懸浮軸承系統(tǒng)，磁軸承和驅(qū)動(dòng)電機(jī)在非工作狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子軸兩端靠重力分別停靠在徑向磁軸承組件 A 和徑向磁軸承組件 B 中的保護(hù)軸承上。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先會(huì)啟動(dòng)磁軸承工作，磁軸承轉(zhuǎn)子軸會(huì)懸浮在磁軸承中心，磁軸承轉(zhuǎn)子軸同磁軸承組件脫離接觸。當(dāng)系統(tǒng)顯示懸浮正常時(shí)，開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制器，轉(zhuǎn)子軸可在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)。
2、基于SIC的開(kāi)放式功率硬件，系統(tǒng)采用SIC功率器件，可以有較高的開(kāi)關(guān)頻率，功率硬件可以輸出較高的交流頻率，可以適應(yīng)更高轉(zhuǎn)速的控制。
3、采用YXSPACE-SP6000快速原型控制器控制，從SIMULINK模型到控制器執(zhí)行代碼一鍵生成，可以快速驗(yàn)證與迭代控制算法。
4、提供系統(tǒng)控制的開(kāi)源例程，用戶(hù)在例程基礎(chǔ)上可以更高效的理解系統(tǒng)以及進(jìn)行算法迭代創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 |
