Разработка и моделирование трехконтурной системы управления электромагнитным подшипником

Предложена трехконтурная система управления радиальным электромагнитным подшипником для мощных вращающих агрегатов, рабочие зазоры в которых между статором и ротором составляют десятые доли миллиметра при весе ротора около одной тонны. В разомкнутом состоянии система является неустойчивой и обладает особенностями, которые необходимо учитывать при синтезе регуляторов. Настройка системы производится путем последовательной оптимизации контуров регулирования в соответствии с общими принципами построения систем подчиненного регулирования. В соответствии с математической моделью электромагнитного подшипника в виде передаточных функций и соответствующими ей структурными схемами построены имитационные модели трехконтурной системы управления в программном комплексе Matlab Simulink. На начальном этапе проводилось исследование внутреннего контура с пропорционально-интегральным регулятором. Введение внутреннего контура увеличило быстродействие системы, однако моделирование показало, что трехконтурная система управления электромагнитным подшипником имеет статическую ошибку. Для придания системе астатизма вводится интегральный регулятор во внешний контур положения. Анализ переходных процессов при моделировании показал, что электромагнитные подшипники, оснащенные трехконтурной системой управления, обладают большой статической жесткостью и высоким быстродействием. Провалы ротора под действием внешних возмущающих сил позволяют говорить о зависимости динамической жесткости электромагнитного подшипника от постоянной времени интегрирования во внешнем контуре положения. Примером использования результатов исследований может служить газовый нагнетатель мощностью 16 МВт компрессорной станции «Помарская» газопровода «Уренгой–Помары–Ужгород».