[发明专利]一种单自由度磁液双悬浮轴承的控制系统

说明书

本发明公开了一种单自由度磁液双悬浮轴承的控制系统，属于控制技术领域，包括电磁PD控制器与功率放大器、位移检测模块连接，上位移传感器，下位移传感器分别设置在单自由度磁液双悬浮轴承本体的上下两个支承腔中以测量上、下支承腔的位移；上、下位移传感器经过位移检测模块与设定的参考位置进行比较，得到电位移值，再经过电磁PD控制器的调节，输出控制电压，最后，控制电压经过功率放大器输出电磁铁线圈承受范围内的驱动电流，驱动单自由度磁液双悬浮轴承的控制线圈，实现闭环控制。本发明提供的一种单自由度磁液双悬浮轴承的控制系统通过采用位移传感器提高了轴承系统转子位移的测量精度，测量方便，简单实用。

技术领域

本发明属于控制技术领域，具体涉及一种单自由度磁液双悬浮轴承的控制系统。

背景技术

单自由度磁液双悬浮轴承采用电磁力和静压支承力的双重支承，是一种新型的非机械接触的轴承，具有无摩擦、无磨损、承载能力强、运动精度高、使用寿命长等诸多优点；不仅如此，静压轴承的存在还克服了纯电磁轴承的刚度低的缺点以及作为电磁轴承的辅助轴承。但是由于PID控制器的积分I的作用，使得轴承转子在达到平衡状态时总是归于中心位置，从而导致轴承到达平衡时所需的时间较长，同时电磁轴承部分上下腔的电磁力总是相等的，进而导致电磁轴承无法承担外力，致使静压轴承只能采取恒压的供油方式。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种单自由度磁液双悬浮轴承的控制系统，通过采用位移传感器提高了轴承系统转子位移的测量精度，测量方便，简单实用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种单自由度磁液双悬浮轴承的控制系统，包括电磁PD控制器、功率放大器、位移检测模块，位移差转换模块、单自由度磁液双悬浮轴承本体，液压泵以及流量控制阀。

液压泵、流量控制阀、及单自由度磁液双悬浮轴承依次连接构成静压控制系统。

电磁PD控制器与功率放大器、单自由度磁液双悬浮轴承本体、位移检测模块、位移差转换模块依次连接构成闭环控制系统；

电磁PD控制器与功率放大器、位移检测模块连接，上位移传感器，下位移传感器分别设置在单自由度磁液双悬浮轴承本体的上下两个支承腔中以测量上、下支承腔的位移；上、下位移传感器经过位移检测模块与设定的参考位置进行比较，得到电位移值，再经过电磁PD控制器的调节，输出控制电压，最后，控制电压经过功率放大器输出电磁铁线圈承受范围内的驱动电流，驱动单自由度磁液双悬浮轴承的控制线圈，实现闭环控制。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述静压控制系统采用恒流量的供油方式，不设置外部控制器。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述单自由度磁液双悬浮轴承由电磁支撑轴承和静压轴承两部分构成。通过调整电磁PD控制器的参数，使得电磁轴承部分与静压轴承部分的刚度相等，即施加相同的外负载时，单独接入静压轴承和单独接入电磁轴承时，轴承转子所产生的位移是相等的。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述的PD控制器为电磁PD控制器，轴承转子在平衡时不会回归零位，而是静止在某一位置，轴承转子所产生的位移通过位移传感器来检测并反馈。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明提供的液体静压轴承和电磁轴承相结合的新型磁液双悬浮轴承，具有双重支承的效果，液体静压支承可以弥补电磁支承承载刚度小的缺点，而电磁支承可以弥补静压支承难以控制以及响应速度慢的问题。

本发明提供的针对轴承系统转子位移的变化，采用了位移式传感器来测量轴承转子发生位移时上下腔间隙的变化量，并输出模拟量反馈电压U1，在经过与初始点位值比较，电磁PD控制器以及功率放大器之后得到驱动电流。本技术方案可以提高单自由度磁液双悬浮轴承转子位移的测量精度，测量方便，简单易行。