基于模态解耦-状态反馈控制的磁悬浮铣削系统稳定性研究

来源：机床与液压杂志2021年第1期北京时间：

作者：乔晓利，傅佳伟，祝长生

单位：绍兴文理学院元培学院；浙江大学电气工程学院；绍兴文理学院元培学院；浙江大学电气工程学院

摘要：铣削加工效率和加工精度的提高，必然要求铣床加工速度的提高。随着磁悬浮技术的发展，高速磁悬浮电主轴已成为铣床的关键部件。然而磁悬浮电主轴转子系统在高速运行时存在较强的陀螺耦合效应，其过强的耦合效应使得高速铣削的稳定性区域变窄，甚至使铣削系统失稳。为此，提出基于PD控制器的模态解耦-状态反馈的控制方法。通过该方法对转子系统的平动模态和转动模态之间的耦合以及2个方向上转动模态之间的耦合进行解耦，独立调节各个模态控制器的比例和阻尼系数来降低陀螺耦合效应对磁悬浮铣削系统稳定性区域的影响，从而增大铣削的稳定性区域。通过仿真研究基于PD控制器的模态解耦-状态反馈控制前后陀螺耦合效应对铣削稳定性区域的影响。结果表明：通过基于PD控制器的模态解耦-状态反馈控制技术，不仅能够降低陀螺效应对铣削稳定型的影响，也能够改善铣削的稳定性区域。

关键词：电主轴;陀螺效应;模态解耦-状态反馈控制;磁悬浮技术;稳定性

基金资助：国家自然科学基金青年科学基金项目(51505296)；浙江省公益基金项目(LGG19E050014)