电磁轴承-空心轴-离心叶轮转子特性分析及应用

面向高速无油节能环保型流体机械技术的实际需求,重点对某一电磁轴承-空心轴-离心叶轮转子系统的支撑刚度、临界转速和叶轮强度进行了有限元分析。研究表明：该电磁轴承的支撑刚度为813000~7317000 N/m;在设计转速下,转轴为刚性轴,可采用刚性轴的电磁轴承控制方案,离心叶轮强度满足材料要求。     

基于Madyn 2000的磁悬浮轴承控制器的设计（英文）

电磁轴承的独特特性使其在工业上的应用快速增多。当前,对电磁轴承支承转子在效能和可预测性方面的要求达到了与传统油膜轴承和滚动轴承支承转子的同样标准。对转子系统设计者来说,理解电磁轴承特殊的技术特性是非常重要的。电磁轴承的特性要求是由转子动力学特性和使用的工作环境两方面来定义的。基于现代力学分析软件工具,以及电子化的控制器和它们在一个DSP上的数字化成就,电磁轴承能被很好地设计出来。本文总结了电磁轴承控制器的设计流程,同时给出了电磁轴承所支承的三个不同转子的应用。第一个是小型高速主轴转子,转速120 000r/min,第二个是小型涡轮分子泵转子,转速36 000r/min,第三个是大型多级离心压缩机转子,转速600~6 300r/min。最后分别给出了它们的计算分析和试验验证结果。     

基于Madyn 2000的磁悬浮轴承控制器的设计

电磁轴承的独特特性使其在工业上的应用快速增多.当前,对电磁轴承支承转子在效能和可预测性方面的要求达到了与传统油膜轴承和滚动轴承支承转子的同样标准.对转子系统设计者来说,理解电磁轴承特殊的技术特性是非常重要的.电磁轴承的特性要求是由转子动力学特性和使用的工作环境两方面来定义的.基于现代力学分析软件工具,以及电子化的控制器和它们在一个DSP上的数字化成就,电磁轴承能被很好地设计出来.本文总结了电磁轴承控制器的设计流程,同时给出了电磁轴承所支承的三个不同转子的应用.第一个是小型高速主轴转子,转速120000r/min,第二个是小型涡轮分子泵转子,转速36000r/min,第三个是大型多级离心压缩机转子,转速600~6300r/min.最后分别给出了它们的计算分析和试验验证结果.     

高速角接触球轴承套圈倾斜角允许范围的定量研究

高速角接触球轴承由于存在加工和装配误差,内外套圈之间总是不同程度地存在着倾斜。当倾斜超过一定限度时,轴承的精度、刚度、温升和寿命会受到严重影响。针对现有的关于轴承套圈倾斜问题的研究未考虑高速离心效应及润滑的影响,难以准确反映高速轴承套圈倾斜角允许范围的不足,建立一种综合考虑套圈倾斜、高速离心效应和润滑影响的轴承动态特性分析模型,开发角接触球轴承复合工况下动态性能分析软件。典型算例计算表明：所编制的软件在不考虑高速离心效应和润滑影响时的计算结果与SKF公司TABACY软件的计算结果一致,而考虑高速离心效应和润滑影响后的计算分析更为合理。在此基础上,进一步考虑高速离心效应和润滑的影响,定量研究套圈倾斜角对高速角接触球轴承动态特性的影响规律,并从保障轴承寿命的角度提出套圈倾斜角的允许范围。     

高速主轴离心膨胀及对轴承动态特性的影响

以高速主轴系统为对象,将主轴转子和轴承内圈分别等效为等截面梁和空心圆盘,计算离心力作用下主轴转子和轴承内圈的径向弹性变形,并分析主轴转子与轴承连接状态随转速升高的变化趋势。考虑旋转部件的离心膨胀变形,建立高速主轴轴承动力学模型并进行试验验证。在此基础上,研究离心效应对主轴轴承径向预紧状态的影响,揭示高速主轴轴承动态特性随转速的变化规律。研究结果表明,离心力引起的径向膨胀变形使滚动体与轴承内、外圈之间的接触角减小,接触力增加。主轴轴承的轴向刚度和径向刚度均随转速的升高而降低。轴承内圈的离心膨胀变形对轴承轴向刚度的影响可以忽略不计,而能在一定程度上提高轴承的径向刚度。     

主动磁轴承转子系统动力学特性的研究

以电磁轴承支承下的高速转子系统为分析对象,以传统的转子动力学分析理论和方法为基础,结合电磁轴承系统分析理论和方法,研究电磁轴承支承条件下转子系统的动力学特性。应用基于系统传递函数的刚度、阻尼特性分析理论和方法,建立用于分析电磁轴承转子系统动力学特性的理论和方法。并对一个实用型１５０ｍ３制氧透平膨胀机样机的研制和试验进行指导和结果验证。     

“磁力轴承”专题特约主编寄语

<正>磁力轴承是一种利用磁力(永磁、电磁、超导以及混合磁轴承)将转子悬浮在设定位置,具有无机械接触、无摩擦、无磨损、免润滑、低噪声、自平衡、长寿命等特点的一种新型高性能轴承,又称为磁轴承、电磁轴承、磁悬浮轴承。磁力轴承是集电磁学、传感技术、电子技术、控制工程、信号处理、材料学、机械学、动力学等为一体的典型机电一体化产品,广泛用于高端制造、绿色能源、流体机械、武器装备等领域,并逐渐成为极端特殊环境下首选的轴承类型。随着现代控制理论、大规模集成电路和新型磁性材料的发展,在20世纪中后期,磁力轴承的优势在一些高速的特殊应用工况中凸显出来,应用领域逐渐扩大,如高速机床、分子泵、高速离心机、鼓风机、液氦泵等。     

电磁推力轴承中的控制系统

电磁轴承依靠电磁实现完全非接触支承，具有广阔的应用前景，本文着重介绍电磁推力轴承的原理，数学模型，调节器的设计及传感器的选择。     

飞轮储能系统轴承技术研究新进展

飞轮储能是一种应用前景广阔并已经得到实际应用的先进储能技术,支承高速飞轮的轴承技术是制约飞轮储能效率、寿命的关键因素之一.文中对比、分析了用于飞轮储能系统中的机械轴承、永磁轴承、电磁轴承和超导磁轴承的优缺点,总结了国内外飞轮轴承技术的研究新进展.     

主动电磁轴承转子系统振动模态的分析研究

概要介绍了电磁轴承支承下多质点柔性转子振动模态计算分析方法 ,对一套低温制氧高速透平膨胀机的电磁轴承转子系统的振动模态进行了分析 ,阐述了电磁轴承转子系统振动模态与传统油膜轴承转子系统振动模态的不同之处 ,指出了振动模态分析对电磁轴承系统传感器安装位置设计的重要性 ,及传感器安装位置的设计原则。     

High speed on/off valve control hydraulic propeller

The work-class remotely-operated-underwater-vehicles(ROVs) are mainly driven by hydraulic propulsion system,and the effeciency of hydraulic propulsion system is an important performance index of ROVs.However,the efficiency of traditional hydraulic propulsion system controlled by throttle valves is too low.Therefore,in this paper,for small and medium ROVs,a novel propulsion system with higher efficiency based on high speed on/off valve control hydraulic propeller is proposed.To solve the conflict between large flow rate and high frequency response performance,a two-stage high speed on/off valve-motor unit with large flow rate and high response speed simultaneously is developed.Through theoretical analysis,an effective fluctuation control method and a novel pulse-width-pulse-frequency-modulation(PWPFM) are introduced to solve the conflict among inherently fluctuation,valve dynamic performance and system efficiency.A simulation model is established to evaluate the system performance.To prove the advantage of system in energy saving,and test the dynamic control performance of high speed on/off valve control propeller,a test setup is developed and a series of comparative experiments is completed.The smimulation and experiment results show that the two-stage high speed on/off valve has an excellent dynamic response performance,and can be used to realize high accuracy speed control.The experiment results prove that the new propulsion system has much more advantages than the traditional throttle speed regulation system in energy saving.The lowest efficiency is more than 40%.The application results on a ROV indicate that the high speed on/off valve control propeller system has good dynamic and steady-state control performances.Its transient time is only about 1 s-1.5 s,and steady-state error is less than 5%.Meanwhile,the speed fluctuation is small,and the smooth propeller speed control effect is obtained.On the premise of good propeller speed control performance,the proposed high speed on/off valve control propeller can improve the effeciency of ROV propulsion system significantly,and provides another attractive ROV propulsion system choice for engineers.     

电液驱动水下发射筒开关盖装置高精度跟踪控制方法

发射筒盖是潜射导弹发射装置的重要组成部分,目前主要采用调速阀进行开关盖速度控制,由于其无法保证动作精度,制约了系统的进一步发展。为提高开关盖过程的速度控制精度,以伺服阀代替调速阀进行开关盖动作控制;以开关盖装置为被控对象,设计高增益观测器观测系统状态量,抑制非线性对系统精度的影响,结合滑模控制器进行自适应控制,并将提出的控制算法分别应用于两种控制阀组。实验表明,开关盖装置结合伺服阀可实现更好的控制效果,采用高增益观测器的滑模控制速度跟踪效果较传统PID控制提升30%。     

空间高精度扫描伺服系统的驱动控制

研究了空间飞行器扫描伺服系统的高精度驱动控制技术。针对有效载荷对地面目标进行扫描时多要求其伺服系统提供高精度的低速性能,本文提出采用交流永磁同步电机直接驱动伺服系统,省去中间的减速器传动环节来提高伺服系统的驱动控制精度。伺服驱动控制系统用现场可编程门阵列(FPGA)作为高速信号处理芯片,提高信号的处理速度和控制精度;用高精度的绝对式光电编码器检测转动位置,提高位置检测和速度的精度;主电路采用功率线性放大技术,得到光滑,力矩脉动小的驱动波形。系统实验表明,由于该方法采用模拟正弦信号驱动,在低速时避免了脉宽调制(PWM)驱动信号开关和死区造成的速度波动,实现了高精度的速度控制,速度波动范围在1%以内;得到的电压、电流测试曲线光滑,无高次谐波干扰。该扫描伺服系统满足动态和静态要求,为实现空间低速高精度扫描提供了一种新的方法。     

基于模糊PID的DSP经编电子送经控制系统设计

设计了一种新型经编电子送经控制系统。系统以DSP为主控制器。针对控制对象的不确定性,采用了自整定模糊PID控制算法,可实现PID参数的在线自整定。实践证明该控制系统具有实时性好、响应快、稳定性高等优点,使经纱张力保持稳定,以满足经编机高速化和高质量的要求。     

基于高速开关阀的液压缸速度控制系统设计

为了研究高速开关阀在液压缸速度控制系统中的应用,在分析高速开关阀流量特性的基础上,提出了基于高速开关阀的单阀直控式和旁路节流式两种液压控制系统方案,并且采用脉宽调制技术(PWM),根据液压缸的位移信号调节PWM的占空比,控制进入液压缸的流量,间接达到控制液压缸速度、削弱冲击的目的。针对两种应用方案,分别通过Sim ulink建立仿真模型、FESTO液压实验平台搭建系统进行实验的方式,得出了仿真与实验情况下的位移、速度、加速度曲线。仿真曲线与实验结果的对比表明:单阀直控式和旁路节流式两种液压控制系统方案都能较好地实现液压缸速度的控制,其中单阀直控式更加适合于小流量液压系统,而旁路节流式的应用范围较广。     

遥感相机快视高速可靠传输系统的设计与实现

针对遥感相机数据输出速率较高、快视系统传输带宽不足的问题,提出了一种基于万兆网的高速可靠传输系统并加以实现。传输系统前端采用FPGA作为主控制器,在其内部构建可靠传输协议栈,通过确认重传算法实现高速数据的UDP可靠传输,并通过流量控制机制提高传输效率。由于重传算法需消耗较多缓存资源,采用DDR3多端口控制器对传输协议栈中已发送但未被确认的数据帧进行缓存,同时对前端高速数据流进行速率平滑,减少FPGA片上RAM资源使用率。实验结果表明:当上位机CPU负载较小时,传输系统可可靠传输高达1 000 MB/s的连续数据流;当CPU负载较大时,传输速率亦在600MB/s以上。系统传输速率高,工作稳定,扩展性强,已成功应用于遥感相机快视系统中,为超高速遥感相机的研制测试提供了保障。     

汽车安全测试用小型电液伺服弹射系统的设计与研究

小型弹射系统在汽车安全测试评价中应用非常广泛。以电液伺服弹射系统作为研究对象,对其适用标准及设计参数进行了详细介绍。对系统原理、高速伺服油缸设计、液压系统设计、速度影响因素、速度控制方式等关键技术进行了详细研究。以该系统进行了相关试验,结果表明,本系统速度测量准确,具有较高速度稳定性,速度控制精度优于1%,完全满足国内外相关试验标准需求。     

基于PLC的高速计数器设计

针对当前工业控制中高速脉冲计数的需求,设计了一种PLC控制系统中的高速计数器。首先介绍了高速计数器常用的3种模式,之后设计了系统的整体结构,并对高速计数模块和中断控制进行了实现。经过实践证明,本系统脉冲计数的准确性好,具有较高的实用价值。     

阀控叶片气马达建模及恒转速控制研究

为提高叶片气马达的恒转速控制精度,考虑采用高速开关阀调节叶片气马达进气腔的压力和流量。通过分析阀控叶片气马达系统基本结构和工作原理,搭建了叶片气马达周期性、离散的腔室体积模型,对其进行傅里叶级数展开,得到叶片气马达周期性、连续的腔室体积模型。结合叶片气马达运动学模型、腔室流量数学模型以及高速开关阀阀口流量数学模型建立了阀控叶片气马达系统的数学模型。采用PID控制算法对该阀控叶片气马达系统进行恒转速控制研究,仿真与试验结果对比表明：该算法具有良好的转速控制精度,同时也表明了所建立模型的有效性和可行性。     

BP+RNN变速积分PID算法的汽车底盘测功机控制系统

高精度的PID控制算法对汽车底盘测功机运行过程中的实时控制具有重要的作用,为此提出了一种面向汽车底盘测功机的BP+RNN变速积分PID算法控制系统:引入RNN加入时序性因素整定积分项参数,利用BP神经网络整定比例项与微分项参数,使用变速积分PID算法作为其控制方法。实验结果表明该PID控制系统不但能够快速整定PID参数(10个控制周期以内),同时还保证控制超调量在目标值的2%以内。与传统的增量式PID算法控制相比,BP+RNN变速积分PID算法控制系统的参数整定简单快速,消除了静态误差,使汽车底盘测功机的控制性能得到大幅改善。