作為機電一體化產(chǎn)品典型代表的主動型磁懸浮軸承，它是利用電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮于空間，實現(xiàn)定子與轉(zhuǎn)子之間沒有任何機械接觸的一種新型高性能軸承。
它具有無摩擦、無磨損、無需潤滑及壽命長等一系列傳統(tǒng)滾動軸承和滑動軸承所無法比擬的優(yōu)點，在超高速精密數(shù)控機床、機器人和航空航天等高科技領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
本課題的背景是一個用于本科生教學(xué)的實驗裝置——單自由度磁懸浮控制系統(tǒng)實驗裝置。單自由度磁懸浮軸承是組成磁懸浮軸承系統(tǒng)的基本單元，它結(jié)構(gòu)簡單，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)、模型和控制算法也比較簡單。但對于它的研究，有助于研究者綜合運用已學(xué)到的知識，進一步學(xué)習(xí)如何完整地完成一項設(shè)計任務(wù)。
本文基于磁路理論建立了單自由度磁懸浮實驗系統(tǒng)的非線性動力學(xué)模型，并對其在平衡位置處進行了線性化，得到一個線性近似模型，在此線性近似模型的基礎(chǔ)上進行連續(xù)域控制器的設(shè)計，并在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下進行了仿真和比較分析。在此基礎(chǔ)上，將控制器進行離散化，在離散化模型下也進行了系統(tǒng)的仿真和分析。
采用s-BOX作為控制系統(tǒng)硬件，搭建了單自由度磁懸浮實驗控制系統(tǒng)的數(shù)字控制平臺，實現(xiàn)對實驗系統(tǒng)的控制。最后，對所設(shè)計的控制器在實驗系統(tǒng)上做了控制實驗。實驗結(jié)果表明，所設(shè)計的控制器基本能使實驗裝置按照預(yù)期目的正常工作。
