项目以交流混合磁轴承支承的高速机床电主轴为目标开展研究。研究了电主轴运行与控制方式、关键结构与主要参数;研究了多种3自由度交直流混合磁轴承和2自由度交流混合磁轴承的磁路结构、机械结构和数学模型,采用有限元分析和Matlab软件对磁轴承的磁路、非线性和耦合性及产生最大悬浮力的参数进行了分析和优化设计,在此基础上设计和制作了五自由度交流磁轴承支承的高速机床电主轴系统;采用等效磁路法和逆系统的方法,建立了磁轴承数学模型,进而建立了5自由度磁轴承支承高速机床电主轴系统状态方程;采用神经网络逆系统理论,对五自由度交流混合磁轴承的状态方程进行可逆性分析,设计了五自由度磁轴承系统非线性解耦控制算法和非线性智能控制器;根据线圈电流、电磁力、转子动态性能等要求研究了磁轴承系统的位移信号检测、功率逆变器和开关功放、DSP数字控制器硬件;构建了3自由度交直流混合磁轴承、五自由度交流磁轴承支承的电主轴闭环数字实验系统,研发了数字控制系统。本项目理论与实际联系紧密,学科交叉性强,在理论与方法上均有创新。在主要核心期刊和国际会议上发表学术论文29篇,待发6篇,其中三大检索15篇,申请和授权发明专利14项。
英文主题词AC magnetic bearing; hybrid magnetic bearings; electric spindle; decuopling; control