本文關(guān)鍵詞：磁懸浮儲(chǔ)能飛輪強(qiáng)陀螺效應(yīng)的抑制研究

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【摘要】：磁懸浮儲(chǔ)能飛輪作為一種新型儲(chǔ)能方式,具有儲(chǔ)能密度高、無污染、壽命長等優(yōu)點(diǎn),在諸多領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用前景。磁懸浮儲(chǔ)能飛輪需運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的特性使控制其穩(wěn)定性成為運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速下的特性使控制其穩(wěn)定運(yùn)行成為飛輪研究熱點(diǎn)。但由于飛輪轉(zhuǎn)子在高速下會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)陀螺效應(yīng),對(duì)剛性模態(tài)下的轉(zhuǎn)子影響非常大,因此開展磁懸浮儲(chǔ)能飛輪的強(qiáng)陀螺效應(yīng)的研究及抑制工作對(duì)于提高飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率具有重要意義。本文針對(duì)高速旋轉(zhuǎn)下磁懸浮飛輪的強(qiáng)陀螺效應(yīng)問題,分析了其分散PD控制和交叉反饋控制抑制原理和方法,針對(duì)目前阻尼器與磁軸承異位安裝導(dǎo)致的檢測(cè)位移不一致問題,提出一種新型同位阻尼的磁軸承用于陀螺效應(yīng)的抑制,以此優(yōu)化陀螺效應(yīng)的振動(dòng)抑制及致穩(wěn)問題。首先,介紹了磁懸浮飛輪的磁軸承系統(tǒng)基本工作原理,建立了單自由度和四自由度磁軸承動(dòng)力學(xué)模型,闡述了陀螺效應(yīng)產(chǎn)生原理以及陀螺力矩對(duì)轉(zhuǎn)子的影響,提出結(jié)合阻尼作用力的分散PD控制和交叉反饋控制轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程并建立其控制方程。其次,基于考慮磁矢位的電磁阻尼原理提出了一種新型同位阻尼模型,根據(jù)電磁場(chǎng)理論建立了新型同位阻尼磁軸承中的阻尼模型,并對(duì)阻尼特性進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化,取得阻尼力的分布情況及與電流關(guān)系。同時(shí),基于新型同位阻尼磁軸承進(jìn)行抑制陀螺效應(yīng)的控制系統(tǒng)建模,包括分散PD控制和交叉反饋控制模型,并對(duì)控制系統(tǒng)參數(shù)整定提出計(jì)算方法。最后,在MATLAB/Simulink環(huán)境下分別建立了新型同位阻尼磁軸承的分散PD控制和交叉反饋控制下仿真模型,取得阻尼抑制陀螺特性描述和結(jié)構(gòu)參數(shù);并利用勞斯判據(jù)得到穩(wěn)定性要求下控制參數(shù)的取值范圍;同時(shí),還在單自由度磁軸承模型下同位阻尼器的抑制振動(dòng)能力進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,詳細(xì)分析了分散PD控制、交叉反饋控制和同位阻尼器作用時(shí)轉(zhuǎn)子在各轉(zhuǎn)速下運(yùn)動(dòng)情況,仿真結(jié)果表明交叉反饋控制和同位阻尼綜合應(yīng)用可以更好抑制磁懸浮飛輪系統(tǒng)的強(qiáng)陀螺效應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH133.7

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本文編號(hào)：1256353