基于改进连续隐马尔可夫模型的六极径向主动磁轴承转子位移软测量

针对磁轴承系统中位移传感器带来的成本高、体积大和可靠性差等问题,该文提出一种基于改进连续隐马尔可夫模型的六极径向主动磁轴承转子位移软测量的方法.首先介绍六极径向主动磁轴承的结构和工作原理,并用麦克斯韦张量法推导了径向悬浮力的数学模型.然后,分析连续隐马尔可夫模型的原理,并将其应用在磁轴承转子位移预测上.采用遗传算法优化...     

三自由度混合磁轴承转子位移智能自检测

实时精确的位移信息是磁轴承稳定悬浮的前提,位移传感器降低了系统性能,同时增加系统复杂性和成本。研究了一种基于自适应遗传优化支持向量机的三自由度混合磁轴承转子位移智能自检测方法。通过对该磁轴承结构和原理的分析,基于变刚度系数,构建了悬浮力模型;在此基础上,利用最小二乘支持向量机小样本学习特点、通用逼近能力,通过输入输出变量确定和有效样本数据采集,训练得到磁轴承位移自检测模型;针对支持向量机模型参数选取问题,引入自适应遗传算法进行自动寻优;为验证算法的有效性,引入均方误差和绝对误差作为性能指标对模型进行评价;最后通过位移自检测控制仿真和实验研究验证了所提方法具有较高的检测精度,可为磁轴承悬浮控制提供准确的位移信息。     

混合径向磁轴承非对称位移传感器容错控制

针对混合径向磁轴承用的位移传感器容易发生故障可靠性不高的问题,依据冗余位移传感器检测思路,采用坐标变换矩阵技术,提出一种位移传感器的故障识别与容错控制方法.通过将位移传感器非对称安装在混合径向磁轴承的外围,根据位移传感器的故障状态选取不同的坐标变换矩阵,实现转子在水平和竖直两个自由度上的位移检测.传感器位置的非对称安装...     

改进型SVM在轴向磁轴承转子位移自检测中的应用

磁轴承采用位移自检测技术能够减少磁轴承体积、降低成本和提高可靠性。提出了一种基于混合核函数最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测模型的磁轴承自检测技术。介绍了轴向主动磁轴承的工作原理并推导了其悬浮力的数学模型;在混合核函数LS-SVM回归原理的基础上,建立了控制线圈电流与转子位移之间的非线性预测模型,并优化了LS-SVM参数,实现了无位移传感器控制。构建了轴向主动磁轴承系统自检测仿真模型,针对所提自检测方法进行了仿真研究,仿真结果表明该模型能够准确预测转子轴向位移。进一步的试验结果表明,该方法具有良好的轴向位移自检测性能,实现了轴向主动磁轴承无位移传感器下稳定悬浮运行。     

交流径向-轴向六极混合磁轴承结构及其悬浮力特性分析

为降低三极混合磁轴承径向悬浮力的非线性并进一步降低磁轴承的功耗和成本,提出一种交流径向–轴向六极混合磁轴承。首先介绍交流径向?轴向六极混合磁轴承的结构和工作原理,推导其径向、轴向悬浮力的数学模型;其次,根据数学模型重点分析径向悬浮力线性度及耦合特性,利用有限元分析软件分别对其径向、轴向悬浮力进行仿真分析验证,并与三极混合磁轴承作相关参数对比。最后构建实验平台进行悬浮和扰动测试。研究结果表明:交流径向?轴向六极混合磁轴承径向悬浮力模型可等效为线性模型;轴向位移产生的磁阻力能将转子稳定悬浮于轴向平衡位置。     

逆变器驱动对三极径向–轴向混合磁轴承径向承载力的影响

三极径向–轴向混合磁轴承径向采用三相功率逆变器驱动,具有成本低、体积小、功耗低的优点。但由于逆变器三相电流和为零的条件以及三极磁轴承的自身结构特点,使逆变器驱动对磁轴承的径向承载力产生一些影响。该文首先介绍了三极径向–轴向混合磁轴承的结构与工作原理,建立气隙中磁通的数学模型,然后根据数学模型分析直角坐标轴各方向产生最大悬浮力的条件,并得到了各个方向最大悬浮力公式,采用有限元分析软件ANSOFT进行仿真分析,并进行实验验证,仿真、实验结果与分析结果一致。得出的结论对三极磁轴承的设计、安装和控制具有指导性意义。     

逆变器驱动式六极径向-轴向混合磁轴承结构原理及性能分析

针对三极磁轴承结构不对称及其三相电流之和必须为零的限制所导致的悬浮力和控制电流之间存在非线性、强耦合的问题,本文提出了在空间上对称分布的六极磁轴承,并对其结构原理及性能展开研究.首先,介绍了逆变器驱动式六极径向-轴向混合磁轴承的结构和工作原理,采用等效磁路法推导出数学模型;其次,通过理论分析和有限元仿真分别得出三极结构...     

无轴承异步电机转子径向位移自检测

为实现无轴承异步电机转子径向位移自检测,提出一种基于最小二乘支持向量机的位移估计方法。把带位移传感器运行时获取的悬浮绕组的磁链、电流,转矩绕组的电流和位移,作为最小二乘支持向量机的拟合因子,经过离线训练构建转子位移预测模型,利用位移预测模型的泛化能力,进行转子位移估计。仿真结果表明,提出的位移估计方法能够准确检测转子径向位移信号,并且能实现电机无位移传感器系统稳定运行。     

一种新型异极径向混合磁轴承参数设计及性能分析

为了提高现有的径向混合磁轴承在单位体积内产生的悬浮力大小以及降低磁轴承制造成本,设计了一种新型异极径向混合磁轴承。与现有磁轴承相比,该磁轴承具有结构紧凑、体积小、单位承载力大和功耗低等特点。首先分析了该磁轴承工作原理,并运用经典的等效磁路法建立了数学模型。据此数学模型分析了该磁轴承的最大承载力,同时给出了磁轴承参数设计方法。然后采用有限元仿真分析的方法和稳定悬浮及扰动试验对该磁轴承的相关参数和性能进行了分析及试验验证。仿真和试验结果表明:该新型径向混合磁轴承可产生的悬浮力大,悬浮力与电流以及转子位移的线性程度高,可达到设计要求。     

六极径向–轴向主动磁轴承电磁特性分析及实验研究

提出一种由三相逆变器驱动的六极径向–轴向主动磁轴承,与三极径向–轴向主动磁轴承相比,该磁轴承具有乘载力大、径向两自由度之间没有磁路耦合等优点。首先详细介绍六极径向–轴向主动磁轴承的基本结构、磁路、工作原理,并推导出其数学模型;然后,对其电磁特性和最大承载力进行有限元仿真分析。与三极径向–轴向主动磁轴承的分析结果相比,六极径向–轴向主动磁轴承的承载力提高了约33%,径向两自由度之间不存在磁路耦合,并解决了力–电流特性的非线性问题。最后,在样机的基础上进行验证实验和静态悬浮实验,验证了六极径向–轴向主动磁轴承的性能。实验结果表明,六极径向–轴向主动磁轴承的性能优于三极径向–轴向主动磁轴承,验证了理论分析的正确性。     

无轴承同步磁阻电机转子径向位移自检测技术

为确保无轴承同步磁阻电机(BSRM)稳定运行,需要对转子位置进行实时控制,则需使用相关传感器(如电涡流传感器)检测转子径向的偏心位移信号。为降低无轴承同步磁阻电机控制系统的成本,缩减电机的长度与体积,可以移除位移传感器。提出了一种基于电感矩阵模型的无轴承同步磁阻电机无位移传感自检测技术。通过建立与分析精确模型,设计出无轴承同步磁阻电机的转子位移观测器,并基于MATLAB/Simulink仿真软件构建电机转子径向位移自检测控制系统,对所提出的理论进行仿真实验研究。仿真试验结果表明:该方法能准确有效地预测转子的偏心位移。     

新型径向混合磁轴承的解耦设计与分析

电磁悬浮轴承存在的磁路耦合问题,不仅影响磁轴承的刚度,还增大控制难度。为从机械结构上解决电磁轴承的磁路耦合的问题,该文提出一种新的径向混合磁轴承,设计一种6独立磁路4极(2对极)的径向混合磁轴承结构,通过等效磁路法推导出该结构的电磁力解析式,并采用三维有限元法对其磁场分布、电磁力特性及耦合特性进行仿真分析。计算及仿真结果表明：与传统的8极混合磁轴承相比,所提出的6独立磁路4极(2对极)径向混合磁轴承结构,能很好地实现径向方向上的电磁场解耦,为后续控制方法的实现提供理论参考。     

基于磁路分析的轴向混合磁轴承径向承载力解析计算

研究轴向混合磁轴承实现五自由度悬浮时,需要计算径向承载力与磁轴承结构参数以及永磁体参数之间的关系。为了解决轴向混合磁轴承缺乏径向承载力解析数学模型的问题,该文在分析轴向混合磁轴承磁路以及各部分磁导的基础上,结合稀土永磁体的工作特性,用虚位移法得出了轴向混合磁轴承的径向承载力解析数学模型。模型表明,在小径向位移时,该型的混合磁轴承径向承载力随着径向位移增加而增加,近似线性关系,径向承载力和刚度随轴向气隙增大而减小;磁轴承径向承载力随永磁体的有效长度增加呈现先增大后趋近饱和。利用有限元方法对径向承载力进行仿真计算,仿真结果与模型计算结果基本吻合。     

三自由度六极混合磁轴承线性/非线性自抗扰切换解耦控制

为实现三自由度六极混合磁轴承高精度非线性解耦控制,提出一种线性/非线性自抗扰切换控制策略。首先,介绍了三自由度六极混合磁轴承的基本结构,利用等效磁路法推导了悬浮力数学模型;其次,分析了线性自抗扰控制和非线性自抗扰控制各自的优缺点,并提出一种切换控制策略;在此基础上,设计了线性/非线性自抗扰切换控制器对三自由度六极混合磁轴承系统进行解耦控制,并提出一种简便的参数整定方法。最后,构建了线性/非线性自抗扰切换控制系统的仿真模型与实验平台,仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

径向被动轴向主动混合磁轴承数字控制器的设计

轴向平行充磁的径向斥力型被动轴承径向无需控制,可降低磁悬浮转子系统的控制难度。然而,其在提供径向斥力的同时,也产生轴向的推力,使得径向被动轴承与轴向主动轴承产生力耦合。本文采用数字PID控制器对径向被动轴向主动混合悬浮轴承(HMB)进行控制,并分析了控制参数的设计过程,研制了控制器的软硬件。实验结果表明,控制器对HMB悬浮局部有效,轴向悬浮失控。     

异极式永磁偏置径向磁轴承的建模与实验

为了满足储能飞轮系统、卫星动量轮等对高空间利用率的需求,提出了一种异极式永磁偏置径向磁轴承的拓扑结构。通过在槽口放置平行充磁的永磁体获得紧凑的结构,同时永磁磁路和电励磁磁路耦合距离较短,有利于获取高解耦特性。该文首先采用磁力线法,分别获取考虑齿槽效应、转子偏心的永磁磁场、电励磁磁场的气隙磁通密度分布,建立了磁路模型;然后根据磁路模型求解位移刚度和电流刚度,建立磁轴承的数学模型;与有限元仿真进行对比,证明所建立的磁场模型能够准确计算气隙磁通密度分布。设计、制造一台实验样机并进行相关实验,实验结果验证了磁路模型及有限元仿真的可靠性。     

主动磁轴承自检测技术的基本理论与发展趋势

在分析主动磁轴承线性化数学模型的基础上,对当前主要的主动磁轴承自检测方法,包括状态估计法、PWM载波频率分离法、高频信号注入法、差动变压器法等进行了较为详细的论述,最后对主动磁轴承自检测技术面临的问题及发展趋势进行了分析和总结,为进一步的研究提供了参考.     

基于保角变换的永磁偏置同极式径向磁轴承轴向电磁力计算

为了快速而准确的计算永磁偏置同极式径向磁轴承(径向磁轴承)的轴向电磁力,首先建立了径向磁轴承的磁路模型,对各个磁极与转子之间的磁位差进行了计算。采用保角变换的方法计算了径向磁轴承的端部磁场。依据电磁场的计算结果,建立了考虑齿槽效应的径向磁轴承轴向电磁力解析计算模型。建立了径向磁轴承的三维有限元仿真模型。有限元计算的结果验证了所建立的解析计算模型的有效性。     

基于SPSO算法的分布式电源优化分配

分布式发电(DG)设备能够接入电网中增加电网强度,最大限度地减少实际功率损耗,提高总线电压和配送系统的效率。而DG优化分配(The optimal DG,OPDG)用于提供DG的最佳接入位置,在考虑到DG容量和电压限制的前提下以优化电力配电网的运行。本文采用选择性粒子群优化(Selective Particle Swarm Optimization,SPSO)算法来解决配电网中最优DG布局的问题。目标函数用来解决最佳DG接入位置和配电网中DG机组的大小,以达到有效降低功率损耗,提高电能质量的目的。最大DG穿透水平考虑在总负载的0-50％的范围内。最后,将在IEEE 33和69标准节点总线系统上进行测试,测试结果将与最新的优化技术相对比,从而得出本文提出的方法更加有效率。     

基于Ansoft的交流混合磁轴承有限元分析

提出一种结构新颖的交流混合磁轴承.永磁体产生偏磁磁通,电磁铁线圈产生控制磁通,通过等效磁路法得出磁通的数学模型,进而推导出了轴承径向悬浮力的表达式;最后,在Ansoft的MAXWELL 3D中建立了交流磁轴承实体模型,对磁轴承的磁感应强度分布情况及力与电流、位移的关系进行分析.