功率放大器在主动磁悬浮控制系统中的应用

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在磁悬浮系统的功放中采用ATA-4052功率器件实现对系统输出负载电流的放大作用,其性能将随功放的类型而变化。针对毫米级气隙的悬浮系统,设计前级PID控制调理电路，与ATA-4052功率放大器配合实现差动式电流控制，最终在一台主动磁悬浮平板试验台上实现系统的稳定悬浮,仿真结果与试验情况基本吻合。

ATA-4052是一款理想的可放大交、直流信号的单通道高压功率放大器。最大输出310Vp-p(±155V)电压，310W功率，可以驱动高压功率型负载。电压增益数控可调，一键保存常用设置，为您提供了方便简洁的操作选择，可与主流的信号发生器配套使用，实现信号的完美放大。

目前，以磁悬浮系统为主的制造业发展较为缓慢,其关键是产品的设计方法有待提高。而作为磁悬浮基础的单自由度控制策路与方法则可以视为多自由度系统控制的基础，因而具有很高的研究意义口。

ATA-4052功率放大器电压增益数控0~100倍可调，具体分为粗调（1step）和细调（0.1 step）两种。结合液晶面板增益的显示，能够快速调整至需要的电压值。

      磁悬浮平衡板作为实现单自由度控制系统的典型模型,在原理性的实验平台得到应用。由于其模型精度较低，所以可将空间的控制模型转化为平面的单自由度研究。一般控制系统的结构均以位移传感器、PID调节器(模拟或数字)以及功率放大器(模拟或开关)组成。其中,功率放大器提供系统输出负载电流，以达到适当改变电磁铁(磁轴承)的电磁力,使得平衡板能够得以稳定悬浮。

      功率放大器ATA-4052具有响应速度快、线性度好、失真小等特点。本文采用ATA-4052功率放大器，通过对单自由度平衡板控制系统功率放大器电路进行实验测试，实现其单自由度的悬浮控制。对功率放大器的要求是线性度好、放大后信号的失真程度应≤10%以及散热条件告满足系统的要求。经过仿真模拟以及平衡板悬浮实验，证明ATA-4052功率放大器可以实现单自由度的磁悬浮控制系统的功率放大作用。为简化实验中的控制过程，在功放前的信号调理使用了模拟PID控制。