电磁轴承的鲁棒控制系统及仿真研究

电磁轴承控制系统的稳定性限制了电磁轴承的使用，提高电磁轴承控制系统的稳定性是高电磁轴承的回转精度的关键。本文从理论上给出了电磁轴承的鲁棒控制器并进行了仿真研究。仿真结果表明：利用给出的线性控制器可实现电磁轴承的有效控制，该研究为简化电磁轴承控制系统的设计与实现提供了理论仿制。     

电磁轴承-转子系统的设计与结构工艺性分析

以一个五自由度转子支承系统为例，简述了电磁轴承一转子系统的组成与结构特点；从设计与制造角度，将系统分成电磁轴承系统组件和转子系统组件两部分，分析了两个系统组件中各零部件的设计制造特点；给出了符合加工与装配过程结构工艺性的零部件参数设计和选择的方法。     

四自由度电磁轴承—转子系统的数学模型与仿真

电磁轴承是一种依靠电磁力支承转子的新型无接触轴承,与传统油润滑轴承相比,具有许多优越性。但是在系统分析和建模中包括机械结构和控制系统两部分,使其数学模型复杂。本文针对四自由度电磁轴承-转子系统,讨论了磁轴承-转子运动微分方程和控制系统传递函数,建立磁轴承-转子系统的状态方程,并进行仿真。根据系统的仿真结果,考察转子轴颈的运动轨迹,评估控制算法和优化控制器参数,分析转子在高速旋转下的性能。     

高速静压与滚动混合轴承的设计

静滚轴承是由静压轴承与滚动轴承混合而成的,它既保持了滚动轴承的优点;又保持了静压轴承的优点,具有优异的性能。本文主要论述静压与滚动混合轴承的工作原理和设计方法。     

锥形混合磁悬浮轴承的研究

介绍一种新型锥形混合磁悬浮轴承工作原理，导出了锥形混合磁悬浮轴承的结构参数的设计计算理论，最后得出结论锥形混合磁悬浮轴承具有较大承载力、定位性好等特点。     

电磁轴承数字控制器硬件参数对控制精度的影响分析

分析电磁轴承数字控制电路的硬件参数对其控制精度的影响。根据电磁轴承系统的控制要求,推导出其数字控制模型。在给定数字控制硬件参数的情况下,从理论上估算出电磁轴承系统所能达到的控制精度,为今后磁悬浮轴承系统数字控制器的设计及控制精度的预测提供了一种简洁高效的方法。     

电磁轴承系统的H∞控制器设计

以电磁轴承的数学模型为例,基于Hm控制理论没计了Hm鲁棒控制器,在Matlab环境下对电磁轴承系统进行了仿真,与传统的PID控制器进行了比较。研究结果表明：在转子质量、电磁铁线圈电阻和轴承负载等有较强变化时,基于H∞理论的控制器仍使电磁轴承系统保持良好稳定性;与传统PIO控制相比,该系统具有较好的稳定性、较强的鲁棒性和扰动抑制能力。     

两相电磁搅拌逆变器主电路与参数设计

提出了一种适合两相电磁搅拌逆变器的主电路选择方案，计算功率器件IGBT的导通损耗、瞬时开关损耗值和器件温升的方法。提出了在电磁搅拌逆变器中采用两相半桥和两相全桥拓扑结构的功率、电压、电流限制范围与设计准则。合理选择电磁搅拌逆变器的拓扑结构和参数，能够提高功率器件的利用率和可靠性，降低控制电路的复杂性和主电路的成本。     

基于遗传算法的液体动压滑动轴承的优化设计

本文尝试用遗传算法解决液体动压滑动轴承的优化设计，获得了令人满意的结果。通过实例计算说明，该算法具有较好的应用前景。     

基于遗传算法的电液伺服系统PID参数优化

本文提出了一种基于遗传算法实现PID参数优化的方法。文中给出了PID参数遗传进化的寻优步骤以及代价函数的确定方法。通过在电液伺服系统中的仿真研究,表明该种优化算法的有效性。     

基于遗传算法优化的LQR主动磁悬浮轴承控制

主动磁悬浮轴承(AMB)是利用电磁线圈将电能转化成电磁能为转轴提供支撑的机械装置。在当代工业制造领域,相较于传统轴承,主动磁悬浮轴承因为拥有无机械摩擦损耗、使用转速极高、功耗小、噪声低等优点,经常用于对转速、精度、使用环境有特殊要求的场合。针对此提出一种基于遗传算法优化的LQR控制方式,能够利用最优控制的快速响应、超调量小的优点实现轴承的迅速悬浮定位,同时使用遗传算法针对最优控制的Q和R参数进行优化。遗传算法通过模拟生物进化的过程搜索最优解的计算模型,根据系统输出量的误差设定遗传算法的适应度,得到目标函数的近似最优解,最后将优化后的参数代入模型,在MATLAB平台实现仿真运行。     

磁力轴承模糊PID控制算法的研究

传统的PID控制器在工业现场得到了广泛的应用,但对于一个比较复杂的磁力轴承控制系统,由于外部条件的变化而使固定参数的PID控制器较难达到理想的控制效果。因此,笔者设计了模糊PID控制算法,其特点是根据现场输入信号的变化,调整相应的控制参数,以达到良好的控制效果。本文通过MATLAB中的SIMULINK插件对模糊控制器和传统PID控制器进行仿真、对比,仿真结果证明了模糊PID控制器的优越性。     

液体静压轴承主轴设计与仿真分析

根据机床加工需要及液体静压轴承皮带轴的结构特点,选取了主轴支撑形式,计算了轴径大小,设计了迷宫冷却泄油机构,并计算了液体静压径向轴承和止推轴承的主要参数。利用软件CFX分析了液体静压径向轴承和止推轴承油垫压力场和流场的关系。结果表明:该设计是合理的,主轴的动、静态等各项性能均达到了要求,实际运转状况良好;主轴的径向跳动在0.001~0.001 5 mm之间,达到了径向跳动小于0.002 mm的要求,改善了冷拉伸设备的机械性能。     

热平衡条件约束的推力磁轴承设计参数优化

本文阐述了一种推力磁轴承热平衡条件约束的设计参数优化的有效算法，约束包括外载荷、热平衡、电磁匹配和几何条件。系统设计变量为磁铁内环外径，外径内径。槽口深度和安匝数，还对系统参数作了灵敏度分析，一个高速透平主轴用推力磁轴承的应用实例表明：影响轴承承载力的主要因素是安匝数，静态气隙和槽口截面积，受热平衡和几何条件的限制，静态气隙和槽口面积的可调整范围较小，而适当增大绕组匝数和控制电流，可以显著提高承载力。     

高速精密双列陶瓷滚子轴承试验机控制系统设计

针对高速精密双列陶瓷滚子轴承试验机的研发需求,设计了该试验机的控制系统。该系统包括PLC控制单元、传感器单元、人机交互界面等,具有自动计算、存储、打印数据的功能。利用PID控制原理,采用五阶段S曲线算法对电主轴转速的加速度变化量进行控制,实现对电主轴启动、停止以及加减速阶段的精确控制;利用触摸屏动态显示试验数据的同时采用曲线形式直观显示。结果表明:电机启停无冲击,且控制精度高、动态性能好、运行稳定,完全满足轴承的试验要求。     

磁悬浮电主轴的模糊控制策略研究

建立了五自由度磁悬浮电主轴试验系统,利用MATLAB工具箱分别仿真分析了模糊自适应PID和不完全微分PID控制策略对系统动态性能的影响,设计制作了基于TMS320F28335DSP的数字控制器硬件电路,分别编写了模糊自适应PID和不完全微分PID控制软件,完成了系统的高速旋转试验,对磁悬浮电主轴在两种控制策略下的同频振动和回转精度进行了对比研究。研究结果表明,采用模糊自适应PID控制策略可以提高磁悬浮电主轴的稳定性和回转精度。     

球面解耦永磁偏置磁轴承设计与分析

针对磁轴承在偏转时产生干扰力矩和磁路耦合问题,提出一种球面解耦永磁偏置磁轴承。基于麦克斯韦电磁吸力方程和等效磁路法理论分析磁轴承的力解耦和磁路解耦,并利用有限元仿真验证理论分析结果。结果表明：在转子发生0.5°偏转时,球面解耦永磁偏置磁轴承的干扰力矩是柱面永磁偏置磁轴承干扰力矩的1.3%,且在轴承径向隔磁块中间位置,气隙磁密约等于0.01 T,磁通几乎不穿过轴承定转子。球面解耦永磁偏置磁轴承可降低干扰力矩,实现磁路解耦,提高控制力矩精度,可用作磁悬浮飞轮的主动高精度控制。     

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。