磁悬浮进给机构的PID控制及仿真试验

采用磁悬浮技术把运动部件悬浮在运行导轨之上，利用直线电机无接触驱动运动部件，从而实现机构的进给运动，该运动无摩擦和磨损，是一个无阻尼系统。选用合理的增益系数后，运用PID控制技术可对机构的进给运动进行精确的控制。仿真结果与精度分析表明，磁悬浮无阻尼结构有利于改善进给机构的位移输出动态性能，提高运动控制精度，控制精度误差不大于0．6μm或0．2μm。     

基于STM32的磁悬浮轴承数字控制器设计

针对传统磁悬浮轴承转子系统开环不稳定、非线性和强耦合等特性,需要对电磁力施加主动控制才能使转子稳定悬浮的缺陷,本文设计了一种基于STM32的磁悬浮轴承数字控制器方案。该控制器以ARM STM32F407ZGT6微处理器为核心,设计了电源转换、电涡流位移传感器、功率放大器控制、实时时钟以及声光报警等硬件电路;同时编写了基于国产嵌入式实时操作系统RT-Thread的多线程软件框架,实现了数据采集、PID算法等功能。实验结果表明,该数字控制器下的磁悬浮轴承转子系统可以在200ms内达到稳定悬浮状态,运行可靠、实时性好、速度快、抗干扰能力强。     

基于线性ADRC的磁悬浮轴承控制策略研究

本文以磁悬浮轴承控制系统为对象,基于电磁分析理论和力学原理,建立了其动态数学模型,并对该对象模型进行了分析。根据线性自抗扰控制器的基本算法原理,提出了线性自抗扰控制器的仿真实现算法。仿真结果表明所提算法改善了系统的动静态性能,提高了响应速度和控制精度。     

基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统设计

文章介绍了磁悬浮轴承的组成及其工作原理 ,分析了磁悬浮轴承两个重要性能指标控制精度和可控转速与A/D转换器、传感器、功率放大器以及控制算法之间的相互关系。以TMS32 0F2 4 0为核心 ,设计实用电磁轴承控制系统。提出了以多文件工程结构的软件设计方法 ,提高软件的可读性、可维护性和可扩展性。     

磁悬浮系统动力学参数的开环辨识

针对磁悬浮系统的本质非线性，提出了基于试验研究的一种实用的动力学模型开环辨识方法，它能在完全不知系统物理参数的前提下，较好地辨识磁悬浮系统的动力学方程中的参数，据此设计的控制器可以对磁悬浮系统的稳定悬浮进行有效的控制。辨识的结果可直接用于某些场合下磁悬浮系统的运动控制，也可以在此基础上进行更为精确的在线辨识。     

磁悬浮系统的简单自适应控制

利用动力学和电磁学方法建立了磁悬浮系统的模型,利用劳斯判据得到了系统稳定的控制参数的范围。给出了一种简单的自适应控制方法和实验数据,最后详细介绍了控制系统的硬件结构以及算法的具体实现。     

磁悬浮隔振装置的计算机仿真

利用Matlab对单自由度全状态度馈三阶磁悬浮隔振装置进行了计算机仿真，仿真结果表明在研发磁悬浮隔振装置时，除了要满足频域性能指标外，还必须充分注意自然响应分量对系统性能的影响。文中还简介了主导极点的选择问题。     

基于MATLAB的飞行器仿真平台非线性PID控制策略研究

在飞行器仿真平台的研究上,通常要求具有可操作性和实时性.本文介绍了基于MATLAB和MSFS的飞行器仿真平台的设计,使用MATLAB/Simulink作为软件开发环境搭建了飞行器仿真模型,并针对飞行器控制算法问题,提出了一种非线性PID控制策略.仿真结果表明,使用该控制方法设计的飞行器比常规PID控制更为稳定.     

一种新型的磁悬浮轴承磁场均匀性测试仪

设计了一种由微处理器控制的新型的磁悬浮轴承均匀性测试仪,采用集成霍尔传感器获得磁感应强度的信号,采用AD574完成信号的采集,微处理器采用STC89C51X系列,对测量的结果进行采用独立的模块进行显示和存储。由于霍尔传感器和放大器均为线性元件,整个系统的线性度较高,测量误差可以控制在测量最大值的2%左右。     

图解分析法讲解无轴承电机磁悬浮控制原理

在回顾电机中的洛伦兹力和麦克斯韦力基础上,本文通过理论解析介绍了无轴承电机产生稳定径向悬浮力的基本条件。笔者以二极悬浮控制四极无轴承电机为例,针对几个典型时刻产生出的径向磁悬浮力,对无轴承电机磁悬浮控制原理进行了图解分析。教学实践表明,采用本文解析推导和图解分析相结合的讲解方法,便于快速且深入地理解掌握无轴承电机这种新型电机的基本工作原理。     

一种新型径向磁浮轴承结构设计与磁场计算

在传统径向电磁轴承中,由于各电磁铁之间磁路相通而使磁场存在相互耦合,这将影响转轴的控制精度和动态响应,为此,提出一种新型的磁铁结构,解决了磁路耦合问题,并缩短了磁路长度.此外,当转子旋转时,磁场极性变化将使转子中产生涡流,此涡流将改变电磁轴承气隙回路中的磁场.利用ANSYS有限元分析软件,以实验样机系统为例,进行了相应的分析和计算.结果表明,随着转速的增加,涡流场将向磁极的后缘和表面集中,电磁吸力减小,而磁阻力增加.实际应用中应尽量选择相对磁导率较大而电导率较小的转子材料.     

Identification of rod dynamics under influence of Active Magnetic Bearing

The purpose of this paper is to apply the wavelet transform algorithm to identify the magnetic damping and magnetic stiffness coefficients of the drive rod with which a set of 4-pole Active Magnetic Bearing (AMB) is equipped. By taking advantage of time–frequency analysis feature, the ridge curve of rod free response after wavelet transformation can be extracted to find the natural frequency of the rod/AMB system. In other words, due to the influence of magnetized field by the AMB, the stiffness of the rod dynamics is not linear any more and can be estimated from the curve of the amplitude versus frequency by wavelet transformation. On the other hand, the nonlinear damping coefficients can be estimated from the derivative of amplitude versus amplitude by wavelet transformation of rod free vibration. It is found that the nonlinear magnetic damping coefficients are up to 2nd-order in polynomial and the stiffness coefficient is mainly of 3rd-order respectively. In addition, the identified 2nd-order damping coefficient is negative and hence implies that under specific rod displacement and speed, the dynamic of the rod/AMB system in axial direction is unstable.     

Identification of bearing dynamic parameters and unbalance states in a flexible rotor system fully levitated on active magnetic bearings

An identification algorithm for the estimation of dynamic parameters of Active Magnetic Bearings (AMBs) and rotor residual unbalances has been presented for a flexible rotor system. The proposed algorithm is suitable for the state of the art rotors that are fully levitated on AMBs. Due to a partial attenuation of unbalance responses by AMBs, difficulty arises in getting the correct estimations from unbalance responses alone, which is not the case with the conventional bearings. For latter bearings responses do reflect real effects of unbalances. Thus, the present algorithm is based both on the measured AMB controlling currents and rotor unbalance responses, and uses these to identify AMB dynamic parameters of each AMB and residual unbalances in flexible rotors at predefined balancing planes. The algorithm is based on the least-squares fit technique in frequency domain. AMB dynamic parameters consist of the force–displacement and the force–current coefficients in two orthogonal transverse directions for each AMB. The finite element method has been used to obtain a unified model of the flexible rotor fully levitated with AMBs for the numerical study, in which the PID controller is used. Numerical simulations have been performed to illustrate the reliability of proposed algorithm. The algorithm is also tested against the measurement noise and modelling errors to investigate its robustness. The proposed algorithm has been finally applied to an experimental data (from Technical University of Darmstadt, Germany) from a fully levitated five-disc flexible rotor test rig with the help of two AMBs. Estimates of AMB dynamic parameters are found to be in close range with that of theoretical values.     

大型四点接触球轴承的有限元模型研究

基于非线性有限元分析方法 ,采用了线性轴承模型和非线性轴承模型分析了大型四点接触球轴承的变形和受力。两种模型的分析结果表明 :整体应力、应变分布和轴承外环的变形规律基本一致 ,证明了两种建模方法在一定程度上是可行的。讨论了引起非线性模型和线性模型之间差异的原因。求解得到的轴承变形曲线为轴承的设计提供了理论依据 ,具有重要的工程应用价值     

二维小基阵无源声测定向算法研究与仿真

无源声测定向是声学监视技术的重要研究内容。为了实现对低空运动目标的声学监视，提出了一种二维任意阵形小基阵定向方法，并用线性回归分析原理导出了定向算法，对定向误差进行了理论分析和数值仿真。该算法不仅适用于随机布阵的二维小基阵情况，也可推广到三维小基阵对声源的定向。理论分析和仿真实验表明，该定向算法正确可行，有较大的实用价值。     

磁共振脑组织弹性成像的数值仿真算法

磁共振弹性成像技术主要面向组织器官的生物力学属性检测,能够直观地导出定量弹性分布图.脑部组织的病变往往会引起其生物力学属性的变化,而且相对于其他影像指标更为灵敏,所以进行磁共振脑组织弹性成像研究具有重要意义.但是,由于组织结构复杂,磁共振脑组织弹性成像研究还处于起步阶段.直接在磁共振平台上进行脑组织弹性成像实验研究的成本比较高,而且受实验条件的限制,缺乏灵活性.本文先期通过数值模型仿真弹性波在不同组织器官中的传播过程,有效地克服了实际成像实验误差给研究带来的影响,对研发高效的脑组织弹性波驱动装置和精确的弹性重构算法具有指导意义.同时,针对已报道的仿体模型相对简单,与真实脑组织结构差异过大的问题,本文建立了专门的解析模型并开发了相应的开源算法,能够有效支撑磁共振脑组织弹性成像的数值仿真研究.     

一种磁微执行器Pull-in模型

与静电微执行器类似,磁微执行器中也存在重要的Pull-in失稳问题.对于宏观器件,由于磁芯磁阻可以忽略,所以可以利用电磁类比,得到Pull-in失稳参数.但对于微观器件,磁芯磁阻不可以忽略,也不可以利用电磁类比.文中首先采用力法对磁微执行器Pull-in的失稳现象进行了分析和建模,考虑了微磁芯磁阻,在建立磁微执行器动态小信号模型的基础上,导出了两个Pull-in失稳方程.通过求解这两个方程,可以得到Pull-in失稳电流和位置两个重要参数.然后又采用能量法研究了同样的Pull-in失稳现象,得出了和力法相同的结论.最后,给出了一个分析实例,以反映微磁芯磁阻对Pull-in的影响.文中的结论对于磁微执行器的设计具有重要意义.     

基于LabView的电磁轴承远程监控系统设计

本文利用LabView图形编程语言,以15kW电磁轴承电机为对象,设计了远程监控系统,实现系统数据的遥测、遥控和遥调。试验结果表明,该设计为整个电磁轴承系统的调试和分析提供了极大的方便,提高了工作效率。     

数字影视的非线性编辑及其技术研究

从非线性编辑的基本概念入手,探讨了非线性编辑技术及其应用,对非线性编辑系统的软硬件平台进行了概括,以及阐明了其发展方向.     

速调管周期反转永磁聚焦系统的三维模拟研究

在速调管的设计和应用中,选择一套良好的聚焦系统对整管的性能有着重要意义。本文对大功率速调管中的周期反转永磁聚焦系统中各部件的尺寸进行了优化设置,得到了相对较平稳、反转区小的磁场分布。同时对软件的计算应用作了介绍。