永磁悬浮磁力驱动装置的零功率特性优化设计

根据永磁悬浮磁力驱动装置的磁势周期性变化规律,结合其特有的结构,在保证提供的悬浮力满足实验条件的基础上,以装置中电机轴上的扭矩趋于零作为优化设计的目的,对该永磁悬浮磁力驱动装置进行结构上的优化设计,建立了优化后装置的仿真模型,并采用有限元方法计算不同优化条件下,磁力驱动装置的零功率特性及驱动力特性。对比分析结果表明:经过两次优化设计后的装置与原装置相比,负载转矩明显减小,已经达到了零功率特性优化设计的要求。     

立式转子跌落在保护轴承上的碰撞特性

保护轴承用于支承主动磁悬浮轴承系统中高速跌落的悬浮转子,其抗冲击性能直接影响磁悬浮轴承系统的安全性和可靠性。为研究立式主动磁悬浮轴承系统中保护轴承的抗冲击性能,以满装混合陶瓷球轴承作保护轴承,对转子-保护轴承系统进行受力分析,建立转子-保护轴承的动力学模型。利用多体动力学软件对转子跌落到保护轴承过程中保护轴承所受的碰撞力进行仿真,分析转子偏心状态下,跌落转速和动平衡精度等级对碰撞力的影响。结果表明:随着跌落转速和动平衡精度等级的提高,保护轴承所受的轴向碰撞力保持不变,径向碰撞力随之增大。     

磁悬浮减振器的双闭环控制策略研究

研究一种新型的磁悬浮减振器,它采用永磁铁和电磁铁构成混合式磁悬浮系统,利用磁铁间相互的斥力提供悬浮力,实现柔性减振。在系统模型的基础上,针对减振器磁悬浮系统的非线性、存在未建模动态和不确定性、模型不十分精确的特点,提出采用自抗扰控制器作为外环,PID控制器作为内环,构成双闭环反馈控制方案来实现稳定的悬浮、减振和对扰动的抑制。仿真分析和实验研究表明:采用此控制方案的磁悬浮减振器具有很好的动、静态特性和强抗扰性。     

精密六自由度平面悬浮平台悬浮位置控制

介绍了一种由三套悬浮线圈悬挂的精密六自由度平面磁悬浮平台。针对具有非线性和强耦合系统的平面磁悬浮平台的悬浮系统,提出了一种改进的二阶自抗扰控制器（ADRC）。该控制器不仅能对内部干扰和外界干扰进行观测和补偿,而且克服了常规ADRC的非线性状态误差反馈中非线性函数的粗糙性。仿真和实验结果表明：采用改进的二阶自抗扰控制方案,平面悬浮级悬浮高度控制系统具有较好的鲁棒性、动静态性能。     

精密六自由度平面悬浮平台悬浮位置控制（英文）

介绍了一种由三套悬浮线圈悬挂的精密六自由度平面磁悬浮平台。针对具有非线性和强耦合系统的平面磁悬浮平台的悬浮系统,提出了一种改进的二阶自抗扰控制器(ADRC)。该控制器不仅能对内部干扰和外界干扰进行观测和补偿,而且克服了常规ADRC的非线性状态误差反馈中非线性函数的粗糙性。仿真和实验结果表明:采用改进的二阶自抗扰控制方案,平面悬浮级悬浮高度控制系统具有较好的鲁棒性、动静态性能。     

磁悬浮运动平台的非线性变结构控制

磁悬浮运动平台具有非接触、无摩擦和无磨损等优点,适合做精密测量和定位设备.针对磁悬浮运动平台动力学模型的强耦合、非线性特点,利用非线性系统的反馈精确线性化方法,实现了运动平台悬浮位置和水平位置的非交互式控制,同时根据垂直方向和水平方向的不同特点分别设计了变结构控制器.仿真结果表明,该方法很好的实现了对悬浮驱动和水平驱动的解耦控制,且控制器具有较强的鲁棒性.     

主动磁悬浮支承系统的建模与电磁设计研究

介绍了主动磁悬浮支承系统的工作原理,建立了系统的力学方程和电学方程,对一种基于E型结构电磁铁的磁悬浮支承系统进行了电磁铁电磁参数设计的理论分析和实例计算,并利用ANSYS软件完成了该E型电磁铁的二维电磁场有限元校验。在此基础上,根据所设计的四自由度磁悬浮支承实验样机,阐述了磁悬浮支承系统的数控系统结构组成,并完成了悬浮实验测试。实验验证了该样机理论设计的正确性,为磁悬浮支承系统的进一步设计提供参考。     

龙门加工中心磁悬浮刚度控制的研究

大型龙门加工中心磁悬浮横梁刚度的要求不同于磁悬浮列车及其它磁悬浮装置的要求,针对其特点提出了可以显著降低悬浮磁铁功耗的电磁永磁混合悬浮技术.为了解决电磁铁线圈中的电流变化对总体刚度的影响,采用双闭环控制系统,即在位置环内引入电流环,构成位置电流双闭环系统.根据机床加工过程的特点以及模糊规则等控制器参数选定的繁琐性,设计出符合机床悬浮横梁要求的遗传算法模糊PID控制器.仿真结果表明,将遗传算法引入模糊PID控制器中可以提高悬浮系统的刚度,满足了机床磁悬浮横梁系统的精度要求;同时遗传算法的优化效果十分显著,使得模糊PID控制器各项参数的确定更具有综合性和科学性.     

永磁悬浮回转系统的回转特性研究

针对一种永磁悬浮回转系统的回转特性进行分析。介绍了永磁悬浮回转系统的结构和铁球的回转原理,并在此基础上用实验验证回转的盘状永磁铁的磁场特性和铁球表面的磁化特性。将盘状永磁铁布置成三种不同的方式,通过对比分析铁球的回转速度来验证影响其回转特性的因素,以得到永磁铁的相对最优布置方式。上述研究及结果为永磁悬浮回转系统的进一步实验验证提供理论基础及参考。     

燃料电池空压机气磁悬浮系统的协同控制研究

针对燃料电池空压机目前存在的驱动和支承问题,提出一种箔片动压轴承和动力磁轴承一体化的气磁悬浮型空压机。基于空压机的结构组成,建立空压机磁悬浮支承力、气悬浮支承力以及空压机转子动力学数学模型;基于燃料电池空压机转子系统动力学模型的状态空间方程,设计抗干扰强的协同控制器,并对它进行了转速、驱动转矩、转子悬浮位移以及电磁调节力等关键物理量的仿真分析。结果表明：协同控制在响应、抗干扰以及鲁棒性方面的控制优于PID控制。基于协同控制和PID控制建立了控制实验平台,并对空压机转子的气磁悬浮进行分析,进一步验证了协同控制具有优良的控制效果和良好的控制性能。