基于PD控制的磁轴承刚度与阻尼分析

刚度和阻尼是描述磁轴承特性的2个重要指标.本文以磁轴承为研究对象,从刚度和阻尼的定义出发,在磁轴承闭环控制系统结构变换的基础上,研究了系统的动刚度、动阻尼特性.应用劳斯判据分析PD控制器参数范围,在闭环系统稳定的前提下,结合仿真实例,从频域角度分析PD控制器参数与系统刚度、阻尼的关系,其结果对磁轴承控制器设计有一定指导意义.     

新型气磁悬浮轴承的机理研究及仿真分析

基于静压气体轴承具有可提供较大承载力与主动磁轴承具有无摩擦、无磨损、可控性好的特点,提出了一种新型气磁悬浮轴承.研究了其悬浮机理,基于静压气体轴承压力分析以及主动磁轴承磁路分析,建立了气磁悬浮轴承悬浮力的数学模型;通过有限元仿真分析了气磁轴承的磁场特性、流场特性以及气磁耦合特性,确定了气磁轴承的承载能力.研究结果表明:...     

永磁式磁轴承的被动悬浮和主动悬浮问题研究

以磁轴承为研究对象，在论述磁轴承结构特点的基础L，介绍了该磁轴承试验模型的工作原理和系统组成，推导了其动力学模型。最后对磁轴承的被动悬浮特性进行了分析，对其主动悬浮控制系统进行了设计，给出了实验结果。     

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。     

基于神经网络的磁轴承自适应控制器

研究机床电主轴上采用的主动磁轴承系统的建模,设计了基于RBF神经网络的自适应PID控制器.该控制器可根据磁轴承的运行情况进行在线自学习和自校正,避免了PID控制器参数整定困难且无法及时改变的缺点.基于某磁轴承系统的仿真和实验研究表明,该RBF-PID控制器能很好地抑制转子振动,满足控制要求.     

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。     

基于H∞理论的数控机床磁悬浮轴承控制器的研究

本文介绍了磁悬浮轴承控制系统和控制原理，并对系统建立状态空间数学模型。采用了基于H∞控制系统的优化设计思想，在对轴向磁轴承H∞控制进行分析的基础上将H∞控制应用于磁轴承的控制器设计中。借助于Matlab给出了H∞控制的仿真波形。仿真和实验表明：基于H∞理论的控制具有更好的稳定性、较强的鲁棒性和抑制扰动的能力。     

除铁器在立式泵磁悬浮轴承中的应用

磁悬浮轴承立式斜流泵在工作时,输送的流体中往往含有铁磁性颗粒与非磁性颗粒。在磁力的吸引下,铁磁性颗粒易被吸附到磁轴承的工作间隙中并与非磁性颗粒凝聚成团,造成磁轴承磨损。为了解决这个问题,根据磁轴承工作间隙附近流场特性,在现有的立式斜流泵结构上增设一个永磁除铁器装置。考虑多场耦合方式,建立除铁器数学模型。利用数值模拟方法研究除铁器及磁轴承工作间隙周围颗粒相的分布以及其运动情况。结果表明：远离磁轴承工作间隙处的铁磁性颗粒和非磁性颗粒随流场流动方向流动,随之被输运至泵出口;磁轴承工作间隙周围的铁磁性颗粒能够较好地被除铁器吸附,并与非磁性颗粒凝聚成团;随着吸附粒团的增大,由于外围粒团受磁力变小,部分粒团逐渐脱落并被流体带走,这种情况周期性地发生;此外,磁轴承工作间隙周围的被吸附粒团也起到阻止后续颗粒进入磁轴承工作间隙的作用。     

主动磁轴承—转子系统的动态结构参数辨识

电磁轴承与传统轴承的结构完全不同。因此辨识方法也不尽相同。本文针对刚性磁轴承－转子系统,利用多频电流激励法与最小二乘法对系统的结构参数进行辨识,仿真结果表明,该方法简单易行,准确度较高。     

磁悬浮支承技术在风力发电机中的应用

介绍了磁悬浮风力发电机的工作原理,概述了磁悬浮风力发电机的优缺点,论述了用于磁悬浮风力发电机的被动磁轴承、主动磁轴承、混合磁轴承和超导磁轴承的结构形式,并对不同支承形式磁悬浮风力发电机结构进行了总结与比较,在此基础上提出了磁悬浮风力发电机的发展趋势和研究方向。     

主动磁悬浮电主轴系统建模与控制参数分析

为实现磁悬浮电主轴的稳定悬浮运行并满足加工精度要求,通过对某型号主动磁悬浮电主轴的结构和控制原理进行研究,在忽略主轴转子磁化和磁漏等非线性因素影响的前提条件下,通过对主轴转子在磁悬浮轴承中的受力分析,建立了磁悬浮轴承的电磁支承力与轴承气隙偏移量及控制电流的表达式,对基于不完全微分PID控制的磁悬浮电主轴系统的临界转速与磁悬浮轴承的电磁刚度进行了定量研究,得到不同PID控制参数下,磁悬浮轴承支承刚度随涡动频率的变化曲线及固有频率随PID控制参数的变化曲线图。研究结果为磁悬浮电主轴控制系统进一步设计使用和分析优化提供了依据。     

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。     

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...     

轴承试验机磁性离合机构磁力装置的设计分析

磁性离合机构可以通过磁力装置产生的磁力间接地将加载机构所产生的轴向力施加在试验轴承上,而磁力装置产生的磁力大小取决于永磁体的布置方式,永磁体的布置方式又会影响试验轴承处的磁场.针对磁性离合机构磁力装置中永磁体的两种布置方式,分别建立等效磁路模型,对这两种布置方式下磁力装置所产生的磁力进行理论计算;利用推拉力测力计测量磁...     

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。     

单自由度主动磁悬浮轴承的协同控制

经典PID或者结合其他算法的参数自整定PID是主动磁悬浮轴承最常用的控制方法,其方法简单且有一定的控制效果,但当外界出现干扰或者负载变化大时表现一般.针对此情况提出一种新的磁悬浮轴承控制方法——协同控制,适用于非线性、强耦合的系统,而且算法简单,易实现数字控制,设计出的控制器具有抗扰动鲁棒性强和稳态性好等优点,因此基于协同理论设计了单自由度主动磁悬浮轴承的协同控制器,并与经典PID控制器进行仿真与实验对比分析,结果验证协同控制器是适用于单自由度主动磁悬浮轴承的一种先进控制器.     

径向磁液轴承的转子散热规律研究

为了提升磁液轴承的稳定性以及使用寿命,建立磁液轴承的涡流损耗仿真模型,分析初始条件下磁液轴承的磁场、温度场及热变形的分布,利用Ansoft Maxwell软件仿真求解轴承转子产生的涡流损耗,基于多场耦合作用分析输入电流、转速、进油流量变化对导磁套涡流损耗及传热率的影响,探索转子散热规律的变化,并进行试验验证。试验结果表明：随着电流和转速的增加,进出油口温差逐渐增大,试验值与仿真值趋势一致,误差在可接受范围内,验证了仿真结果的可靠性。     

径向型超导轴承的计算和实验研究

针对应用于离心式氦气冷压机的径向型高温超导磁悬浮轴承,给出了永磁转子磁场计算和结构设计方法,并开展了轴承径向力和径向刚度的计算研究,搭建了超导轴承性能测量平台,开展了轴承转子空间磁场测量和轴承性能测试。计算和测试结果表明,磁场计算方法可行,且结果准确,在距离永磁转子外表面1 mm处的最大外磁场强度约为0.5 T。轴承径向力在场冷和零场冷条件下的计算结果均随转子偏心量的增大而增大,与测试结果在线性度和趋势上具有很好的一致性。本文实验轴承径向刚度测试值为362.4 N/mm,与场冷条件下的径向刚度计算结果334.594 N/mm接近。本文所述的径向轴承磁力计算方法可用于超导轴承径向刚度的定性计算和设计,对超导轴承的应用研究具有一定的指导意义。     

飞轮储能用磁力轴承的发展研究

飞轮电池以高比能、环境友好等优点成为国内外研究热点。特别是在磁力轴承技术获得突破之后,飞轮储能效率与寿命都得到极大的提高。详细论述了飞轮储能系统中磁力轴承的发展历史与研究现状;对比分析了永磁轴承、电磁轴承和超导磁轴承的优缺点,指出被动磁力轴承对构建经济型飞轮电池的重要性;针对飞轮电池发展的实际需求提出了目前应重点研究的方向。