磁悬浮阻尼器参数对系统弯曲模态阻尼的影响

在一般磁悬浮轴承转子系统上安装磁悬浮阻尼器,组成磁悬浮轴承与磁悬浮阻尼器组合支承转子系统.通过理论计算及试验模态分析,研究了磁悬浮阻尼器参数对系统弯曲模态阻尼比的影响.结果表明,随着磁悬浮阻尼器等效支承阻尼的增加,系统第1,2阶弯曲模态的阻尼比显著增加,有利于系统越过前2阶弯曲临界转速.     

基于动网格的永磁悬浮章动血泵流场数值模拟及溶血预测

血泵转子高速旋转会造成血细胞出现不同程度的机械损伤,严重时可能危及患者生命,研究血泵流场特性是设计人工心脏泵的关键。以自主研发的章动磁悬浮血泵为例,基于计算流体动力学非定常三维N-S方程,采用标准κ-ε模型、用户自定义函数和动网格技术,模拟分析血泵内部流场情况,探究三维流场内速度、压力以及剪切应力大小及分布规律。建立磁悬浮章动血泵的溶血模型,采用粒子追踪法获取红细胞在血泵内所受剪切应力和暴露时间,预测血泵的溶血特性。研究结果表明血泵内部流动均匀,没有明显的回流和滞流现象,具有良好的血液相容性。研究为磁悬浮章动血泵的进一步优化设计和性能评价提供重要依据。     

基于ANSYS的磁悬浮转子的模态分析

以磁悬浮轴承转子系统的组成及工作原理为基础,在ANSYS9.0中建立了磁悬浮转子的三维有限元模型.采用Subspace法计算了前4阶固有频率和振型,并与试验模态分析结果进行了对比.结果显示,基于有限元法得到的数据与试验模态分析基本一致,所建立的有限元模型为柔性转子系统设计提供了一定的理论依据.     

控制参数对刚性磁悬浮转子模态的影响

对刚性磁悬浮转子进行了动力学建模,并在此基础上推导了动力学方程,利用实际转子结构参数在PD和PID控制方式下对转子进行了仿真分析,说明了控制参数对刚性磁悬浮转子模态的影响.     

磁悬浮轴承的刚度阻尼测量

提出一种磁悬浮轴承刚度阻尼的测量方法。通过对转子施加脉冲激振,计算局部时段的电磁力,识别出磁悬浮轴承的刚度和阻尼。仿真和实验研究表明,此方法可有效测量磁悬浮轴承刚度阻尼。     

磁悬浮转子振动主动控制综述

利用磁悬浮系统的可控性,应用于转子的振动控制,将会进一步提高转子的旋转精度.本文阐述了磁悬浮系统控制转子振动的研究现状,磁悬浮系统的结构,工作原理及磁悬浮系统的优点.并且分析了将磁悬浮系统应用于控制转子振动的两种方法,指出现在这两种方法的缺点.并介绍了点磁悬浮动力吸振器的优点.在文章的最后提出了研究这种系统所要面临的问题.     

磁悬浮双转子系统的模态与不平衡响应分析

针对一种永磁轴承作为中介轴承,电磁轴承支承外转子的双转子系统,利用ANSYS分析了永磁中介轴承支承刚度一定时,系统模态随电磁轴承支承刚度的变化规律及其不平衡响应特性。结果表明:外转子激发或内、外转子混合激发的模态下,内、外转子的不平衡振动均可控;内转子激发的刚性模态下,外转子的不平衡振动可控,内转子的不平衡振动不可控;内转子激发的柔性模态下,内、外转子的不平衡振动均不可控。研究为同类双转子的变刚度控制提供依据。     

磁悬浮飞轮结构模态振动控制

磁悬浮动量轮系统中,为避免中频段存在的两个结构模态振动破坏系统的稳定运行,采用特殊的控制方法对其进行抑制.为获取结构振动参数,通过一种非参数频域辨识方法对系统模型进行辨识,辨识结果显示其中一个结构共振频率随控制器刚度变化而发生显著变化.由于理论建模存在困难,使用一种基于叠代过程的方法抑制共振,叠代过程包括辨识与控制器参数的调整.在进行控制器设计时,分别采用基于零极点对与μ综合的方法进行控制器设计.试验证明叠代过程是有效的,两种方法设计出来的控制器均可以很好地抑制系统结构模态的振动.     

人工心脏泵磁悬浮转子非线性特性及控制方法研究

引入滑动模态变结构控制，对转子转速大于6000r／min时转子产生的颤振及转子在强干扰下产生的新的平衡位置等非线性效应进行控制。以轴向为例取切换函数，滑动模态按指数律趋向原点，推导出了等效控制方程。用电锤给轴向磁悬浮转子施加冲击干扰，观察变结构控制的结果，发现系统在短暂调整后即恢复平衡位置，渐近稳定，说明采用变结构控制的适应性较好。利用变结构控制对内部参数变动和外部扰动作用不变这一显著特点，可有利于控制血液应力及粘弹性等非线性因素造成的转子扰动，从而使得系统数学模型的不准确性、实际系统的不确定性及镇定的复杂性得以解决。     

磁悬浮控制力矩陀螺高速转子的高精度位置控制

在受到陀螺效应、动框架效应等影响后产生的磁力非线性问题是磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)高速转子位置精度下降的主要因素。为解决以上问题,提高转子位置精度,本文分析了转子所受磁力的特性,建立了转子系统非线性动力学模型,提出了神经网络滑模控制方法。设计滑模控制律,采用径向基函数神经网络逼近控制律中的非线性模型,自适应算法根据误差在线调整神经网络的权值,同时可以保证整个系统的稳定性。仿真和实验结果表明,所提出方法的转子位置精度达到99%,稳态误差为0.000 2 mm。神经网络滑模控制可以实现MSCMG转子系统的高精度位置控制。     

引信章动模拟装置结构设计及模态分析

为了模拟研究弹丸章动对引信的影响,运用陀螺运动学理论,设计出一种模拟装置,把弹丸角运动分解为弹丸的进动、章动和自转三个分运动。利用二圆运动理论把弹丸的三个分运动分别进行机械合成,保证引信章动模拟装置实现完整的空间运动。通过模态分析找出模拟装置可能发生共振破坏的固有频率、振型以及对振动影响较大的零件,以此为依据,进行试验验证,设计出合理的结构,以确保所有零部件乃至整个机构设计尺寸的合理性,从而减小振动对模拟装置的影响。     

高速磁悬浮磨削主轴的试验模态分析

高速磁悬浮磨削主轴在工作转速范围内发生了较大的振动,为此采用试验模态分析法对其进行振动研究,得到高速磁悬浮磨削主轴的固有频率和振型,结合试验模态分析的结果与控制参数的调整,最终找到了振动的原因,提出了一种改善磁悬浮转子系统动力学特性的方法.研究内容对高速磁悬浮磨削主轴的结构设计和控制设计具有一定的实际意义.     

一种磁悬浮离心式心脏泵刚度与阻尼特性分析

针对一种磁悬浮离心式心脏泵系统的动态特性,需要分析其刚度与阻尼。为此,分析了径向永磁轴承和开关磁阻电机的径向力学特性,得到磁悬浮转子径向运动方程和控制系统框图; 并结合PD控制器,推导出系统径向刚度与阻尼数学表达式,最后通过实例仿真,得到径向刚度与阻尼特性曲线。研究表明,比例和滤波环节对系统动刚度、阻尼比和固有频率均有显著影响,且在低频段,微分系数与阻尼比近似成正比关系。上述研究为磁悬浮离心式心脏泵控制系统的设计和磁悬浮转子径向位移控制提供理论指导。     

磁悬浮轴承的转子位移同步悬浮控制研究

提出一种对磁悬浮轴承进行转子位移同步悬浮控制的策略,建立了位移同步悬浮控制系统的控制模型,基于状态重构机理实现转子位移同步,按状态空间法设计状态同步矩阵和系统闭环状态反馈矩阵,并对所设计系统进行了仿真分析。     

基于冲击响应的磁悬浮轴承刚度阻尼仿真辨识

轴承的支承特性直接影响着旋转机械的工作效率、可靠性和寿命,磁悬浮轴承的动态特性对整个磁悬浮转子系统起着极其重要的作用。通过辨识冲击载荷引起的瞬态响应可以识别出磁悬浮轴承的刚度和阻尼。介绍基于冲击响应辨识的基本原理,并对五自由度磁悬浮轴承-转子系统进行仿真辨识研究,将识别的系统刚度和阻尼参数与初始赋予的参数值对比,识别效果较好,证明了该识别理论的可行性。     

径向永磁偏置磁悬浮轴承转子模态分析

分析了某径向永磁偏置磁悬浮轴承刚度阻尼特性,用有限元软件ANSYS对轴承转子进行模态分析,得到PD控制下轴承转子的前五阶固有频率与模态振型,最后分析了支承刚度对轴承转子固有频率的影响。所建立的有限元模型为实际控制系统的运行调试及结构设计提供了理论指导。     

基于模态振型的自由阻尼层厚度分布优化

阻尼材料的敷设位置和敷设厚度分布对结构减振效果有较大影响,针对阻尼材料敷设厚度分布优化问题,提出了一种基于模态振型的阻尼层敷设厚度分布优化方法。该方法用一组模态振型线性组合来定义阻尼层厚度分布函数,将模态参与因子作为设计变量来优化阻尼层厚度分布。研究了给定阻尼材料下自由阻尼层厚度分布优化问题,数值算例表明,与均匀敷设阻尼相比,阻尼层敷设厚度分布优化后的结构能更有效地抑制结构振动,提高阻尼材料的利用率。     

磁悬浮轴承转子动力学分析及其主动控制研究

转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。磁悬浮轴承转子系统以其高转速,高功效的特点已成为当代旋转机械系统的核心,有效提高其安全性能已经成为研究因素里的重中之重。综述了磁悬浮轴承转子系统动力学特性研究内容的现状和研究方法的应用,以及转子振动主动控制的几种方式,分别针对每个要素的不同研究方法做出了分析与总结,旨在对磁悬浮轴承转子振动控制技术的发展趋势进行展望。     

高速大惯量磁悬浮转子系统 章动交叉控制的保相角裕度设计

研究了章动交叉反馈校正的参数设计方法。针对大惯量高速磁悬浮转子支承系统,采用双频Bode图进行章动稳定性分析。在此基础上,提出一种基于双频Nyquist曲线的交叉参数保相角裕度设计方法。在给定相位超前角的情况下,通过矢量合成确定章动交叉的比例系数和高通滤波器截止频率,实现了章动交叉反馈的鲁棒稳定设计。设计的交叉控制器使研制的磁悬浮控制力矩陀螺转子临界稳定转速由10500r/min提高到20400r/min。试验结果表明,保相角裕度方法为交叉反馈校正提供了有效的参数设计手段。     

基于α阶逆系统的两自由度主被动磁悬浮转子解耦控制

针对主被动磁悬浮控制力矩陀螺(CMG)磁轴承两径向平动自由度之间存在较强耦合的问题,提出采用α阶逆系统方法对主被动磁轴承系统进行解耦控制。首先,根据主被动磁轴承的结构特点,建立了主被动磁悬浮转子径向通道平动力模型以及动力学模型;利用上述模型分析了两径向自由度之间的耦合特性,并对系统进行可逆性分析,得到了原磁轴承系统的α阶逆系统模型。然后,将原系统与α阶逆系统组合得到二阶积分线性系统,利用最优控制器实现闭环控制。最后,对本文方法进行了仿真及实验。结果表明,当x向有40μm位移阶跃和18μm幅值的正弦干扰时,利用本文方法可将y向位移跳动控制在PID控制方法的13.6%和17.9%,实现了主被动磁悬浮转子两径向平动通道之间的解耦控制。