磁悬浮轴承利用电磁力将被支承件稳定悬浮在空间,由于其无机械接触、无磨损、无需润滑、寿命长、能耗低、噪声小等传统轴承无法比拟的优点而倍受瞩目。而磁悬浮轴承控制系统是磁悬浮轴承的关键部分,其性能的好坏直接影响到磁悬浮轴承的动态性能和轴承转子的控制精度。本文以五自由度磁悬浮磨削电主轴为研究对象,建立了控制系统的硬件研究平台,并对神经网络智能控制进行了研究。主要研究内容如下: 介绍了五自由度磁悬浮轴承的构成,对各个组成部分及其相互之间的关系做了详细的分析,根据电磁学的基本原理,从单自由度的磁力轴承简化模型推导出其电磁承载力公式,并在此基础上进一步分析了五自由度的磁悬浮轴承控制模型。 根据磁悬浮轴承控制系统的具体要求,采用集散式控制方案,以多片高性能DSP2812为核心控制器,配以分组快速DA模块、可编程逻辑器件(CPLD)等外设,构建了结构简单、成本低廉、稳定、可靠的硬件控制平台。 开展了磁悬浮轴承控制系统的控制算法研究。在深入分析了神经网络原理和学习算法的基础上,以单自由度磁悬浮轴承模型为基础,利用神经网络高度的非线性映射能力,设计了BP神经网络补偿控制器,该控制器输出为P、I、D信号的非线性组合,同时结合传统PID控制器,以减小磁轴承非线性特性对控制效果的影响,实验结果表明该控制器取得比传统PID控制器更好的控制效果,实现系统的较好控制。 设计了由上位机监控软件和DSP控制软件组成的磁悬浮轴承数字控制系统软件。DSP控制软件通过C语言和汇编语言混合编程实现,由系统初始化模块、高速AD采集及预处理模块、控制算法模块、分组快速DA输出模块、通讯模块等组成。同时根据系统的具体调控需求用VB开发了系统的上位机控制软件,从而实现了计算机对系统的调控和测试。