中文摘要：

为了使主动磁悬浮支承技术不断完善，提出用数字化非线性功率放大的新技术去消除系统中铁芯材料的非线性影响，通过高速数字化处理后，使控制对象等效于一个线性子系统，这种主动磁悬浮系统具有以下特征 ①在控制决策上可做到更加优越，在控制算法上做到快速、准确，系统稳定域进一步扩大，从应用效果上达到主动磁悬浮系统运行稳定、性能不断提高的目的。 ②把控制对象等效成为一个线性子系统后，控制器就可以做到标准化，在应用中可以向"免调试"方向挺进，这正是这种技术和方法有望为主动磁悬浮技术真正在工业生产中被大量应用作一份贡献。 ③该项技术一旦成功，将会为主动磁悬浮系统设计研究工作提供一个新思路、新方法，对提高系统的开发效率起到关键作用。

结论摘要：

项目背景磁悬浮课题组在以往研究过程中发现电磁铁磁性材料的非线性对系统稳定性影响较大，由于稳定域不够大，抵御扰动能力较差，并且5个自由度的控制器无法统一，调试难度大，因此，课题组启动了磁悬浮线性化的工作，着手从基础理论和方法上去解决扩大稳定域的问题，为主动磁悬浮支承技术能普遍应用于生产实际提供新方法。项目研究内容针对主动磁悬浮系统，提出一种数字化非线性功率放大的新方法去消除系统中铁芯材料的非线性影响，为进一步扩大系统稳定域开展研究。通过分析研究这类非线性影响的原因，完善解决这种问题的新技术，为主动磁悬浮的实际应用提供技术依据；最后通过一个应用性实验来验证这一新技术的可行性。数字化非线性功放在实际工作时，差动电磁铁的两个线圈中通过的电流增量是不等的，电流的大小是根据铁芯工作点的移动分别作动态调整的，而铁芯工作点的移动是按磁芯材料的瞬时导磁率的变化而变化，因此，建立数学模型来确定差动电磁铁的两个线圈中的电流，使之产生的吸力增量对称，通过高速数字化处理后，使控制对象等效于一个线性子系统，即等效为线性化的系统。结果完成非线性数字化功率放大器的设计、数字化软件测试及测试平台，获得省部级科研成果奖2项，申请专利8项，发表论文21篇。关键数据扩大了主动磁悬浮系统稳定域，旋转式系统的转速提升15%；平移式系统的承载能力提升12%。科学意义本课题主要是针对目前主动磁悬浮支承技术研究及实验中暴露的系统非线性影响问题，对其产生的机理进行理论分析，并在技术解决方法上开展研究，可使主动磁悬浮支承技术在工业应用方面趋于成熟，为磁悬浮技术的实际应用提供理论和技术基础。在柔性自动化生产中，高可靠、高性能的主动磁悬浮支承的电主轴，在高档数控机床的自主研发和提高我国工作母机制造的整体水平方面都有极其重要的意义。另外磁悬浮支承具有无机械摩擦、无需润滑等特点，可以极大的改善工作条件和保护自然生态环境，符合机电产品的绿色设计和清洁制造等要求，将会成为本世纪新型机电产品的热点，在产生经济效益的同时，也会产生巨大的社会效益。