磁懸浮軸承是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng),具有無(wú)機(jī)械接觸、無(wú)摩擦、無(wú)磨損、長(zhǎng)壽命、免潤(rùn)滑、高效率、低噪音等優(yōu)點(diǎn),已在旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。超高速、超彎曲臨界轉(zhuǎn)速運(yùn)行是磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的發(fā)展方向,但隨著轉(zhuǎn)速的不斷升高、逼近甚至跨越彎曲臨界轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子逐漸由剛性過(guò)渡到柔性,此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性是研究的難點(diǎn)。準(zhǔn)確地辨識(shí)磁懸浮軸承的支承特性,是開(kāi)展系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)。但現(xiàn)有的研究成果只適用于低轉(zhuǎn)速剛性轉(zhuǎn)子,且辨識(shí)誤差隨著轉(zhuǎn)速的升高而持續(xù)增大,不適用于彎曲臨界轉(zhuǎn)速及以上工況。柔性轉(zhuǎn)子磁懸浮軸承系統(tǒng)模型是解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵,難點(diǎn)是該模型下待識(shí)別參數(shù)與系統(tǒng)測(cè)試響應(yīng)間的映射關(guān)系并不明確。針對(duì)上述問(wèn)題,本文以磁懸浮軸承支承特性為研究對(duì)象,在系統(tǒng)機(jī)電一體化建模方法、磁懸浮軸承支承特性影響因素、柔性轉(zhuǎn)子磁懸浮軸承支承特性辨識(shí)方法與試驗(yàn)辨識(shí)四方面開(kāi)展了相關(guān)研究工作。首先,提出了磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)機(jī)電一體化建模方法。針對(duì)磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子熱套過(guò)盈配合導(dǎo)致理論有限元計(jì)算值與模態(tài)試驗(yàn)間的誤差,研究了適用于磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子自身特點(diǎn)的有限元模型修正方法,獲得了精確的轉(zhuǎn)子有限元模型。針對(duì)磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)子的振動(dòng)能量主要...

【文章頁(yè)數(shù)】：130 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 主動(dòng)磁懸浮軸承概述
        1.1.1 工作原理
        1.1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 磁懸浮軸承支承特性辨識(shí)意義及關(guān)鍵技術(shù)
        1.2.1 研究意義
        1.2.2 關(guān)鍵技術(shù)
    1.3 磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)機(jī)電一體化建模研究現(xiàn)狀
    1.4 磁懸浮軸承支承特性影響因素研究現(xiàn)狀
    1.5 磁懸浮軸承支承特性辨識(shí)研究現(xiàn)狀
        1.5.1 基于剛度阻尼的物理定義的辨識(shí)
        1.5.2 基于優(yōu)化逼近方法的辨識(shí)
        1.5.3 基于系統(tǒng)頻域特性的辨識(shí)
    1.6 問(wèn)題的提出
    1.7 本文的內(nèi)容安排
第二章 磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)機(jī)電一體化建模
    2.1 磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)介紹
    2.2 剛性轉(zhuǎn)子建模
        2.2.1 剛性轉(zhuǎn)子數(shù)學(xué)模型
        2.2.2 剛性轉(zhuǎn)子模型狀態(tài)空間表達(dá)
    2.3 柔性轉(zhuǎn)子建模
        2.3.1 彈性軸段
        2.3.2 剛性圓盤
        2.3.3 磁懸浮軸承
        2.3.4 轉(zhuǎn)子模態(tài)頻率、臨界轉(zhuǎn)速分析
    2.4 轉(zhuǎn)子有限元模型修正
        2.4.1 轉(zhuǎn)子試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析
        2.4.2 基于模態(tài)頻率與MAC的轉(zhuǎn)子模型修正
        2.4.3 基于試驗(yàn)頻率響應(yīng)的轉(zhuǎn)子有限元模型驗(yàn)證
    2.5 轉(zhuǎn)子模型降階與狀態(tài)空間表達(dá)
        2.5.1 轉(zhuǎn)子模型降階
        2.5.2 轉(zhuǎn)子模型狀態(tài)空間表達(dá)
    2.6 電控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立
        2.6.1 電渦流位移傳感器模型
        2.6.2 功率放大器模型
        2.6.3 數(shù)字控制器模型
    2.7 柔性轉(zhuǎn)子磁懸浮軸承機(jī)電一體化模型
    2.8 本章小結(jié)
第三章 磁懸浮系統(tǒng)支承特性影響因素研究
    3.1 單自由度磁懸浮軸承支承特性
    3.2 多自由度磁懸浮軸承支承特性
    3.3 PID控制律下等效剛度與阻尼表達(dá)
    3.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)影響因素分析
        3.4.1 磁極面積
        3.4.2 線圈匝數(shù)
        3.4.3 氣隙
        3.4.4 小結(jié)
    3.5 電控參數(shù)影響因素分析
        3.5.1 控制器
        3.5.2 傳感器
        3.5.3 功率放大器
        3.5.4 偏置電流
        3.5.5 旋轉(zhuǎn)速度
    3.6 本章小結(jié)
第四章 柔性轉(zhuǎn)子磁懸浮軸承支承特性辨識(shí)方法研究
    4.1 磁懸浮軸承剛度阻尼辨識(shí)基本原理
    4.2 基于剛性轉(zhuǎn)子模型的辨識(shí)方法
    4.3 基于剛性轉(zhuǎn)子模型辨識(shí)方法的仿真研究
    4.4 基于柔性轉(zhuǎn)子模型的辨識(shí)方法
        4.4.1 柔性轉(zhuǎn)子模型剛度阻尼辨識(shí)方法
        4.4.2 考慮殘余不平衡質(zhì)量的辨識(shí)方法
    4.5 基于柔性轉(zhuǎn)子辨識(shí)方法的仿真研究
        4.5.1 無(wú)殘余不平衡量的直接剛度阻尼的辨識(shí)仿真
        4.5.2 考慮殘余不平衡量的直接剛度阻尼的辨識(shí)仿真
        4.5.3 考慮殘余不平衡量的直接交叉剛度阻尼的辨識(shí)仿真
    4.6 本章小結(jié)
第五章 柔性轉(zhuǎn)子磁懸浮軸承支承特性試驗(yàn)研究
    5.1 DSP數(shù)字控制器硬件設(shè)計(jì)
    5.2 跨彎曲臨界轉(zhuǎn)速控制算法設(shè)計(jì)
        5.2.1 彎曲模態(tài)振動(dòng)難以控制的原因
        5.2.2 磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)跨彎曲臨界轉(zhuǎn)速的方法
        5.2.3 相位補(bǔ)償
    5.3 支承特性試驗(yàn)研究
        5.3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法
        5.3.2 忽略殘余不平衡質(zhì)量的試驗(yàn)辨識(shí)
        5.3.3 考慮殘余不平衡質(zhì)量的試驗(yàn)辨識(shí)
    5.4 試驗(yàn)辨識(shí)結(jié)果分析
        5.4.1 抗干擾性分析
        5.4.2 理論辨識(shí)與試驗(yàn)辨識(shí)對(duì)比分析
        5.4.3 試驗(yàn)辨識(shí)結(jié)果驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3816436