【摘要】： 磁力軸承是一種典型的機電一體化產品，是支承領域的重要變革，它具有深遠的意義和廣泛的應用前景，其實用價值不可估量，具有無摩擦、無磨損、無需潤滑以及壽命長等一系列傳統(tǒng)的滾動軸承和滑動軸承所無法比擬的優(yōu)點。隨著磁力軸承技術逐漸被人們認識和掌握，磁力軸承已廣泛應用于航空航天、真空技術、機床與高速旋轉機械、能源交通等領域。磁力軸承技術是一種高新技術，其研究涉及到電磁學、控制理論、機械學、轉子動力學以及計算機科學等多個學科的知識。其中，磁力軸承控制器的研究是其中至關重要的一環(huán)，控制器性能的好壞直接影響到磁力軸承的動態(tài)性能和轉子的回轉精度。 本文首先以傳統(tǒng)轉子動力學的有關理論為基礎，推導出軸承-剛性轉子系統(tǒng)和軸承-柔性轉子系統(tǒng)的運動方程。接著，闡述了磁力軸承的差動驅動控制系統(tǒng)的基本原理，對系統(tǒng)電磁力進行分析和線性化處理，推導出單自由度磁力軸承的等效剛度和阻尼計算公式，并以此為基礎，詳細推導了完整的磁力軸承動力特性系數的計算公式。然后，分別對磁力軸承剛性轉子系統(tǒng)和磁力軸承柔性轉子系統(tǒng)進行了數學建模，并用Riccati傳遞矩陣法結合磁力軸承的有關特點，建立了磁力軸承柔性轉子系統(tǒng)的動力學特性計算和分析方法。最后，采用Matlab就無慣性環(huán)節(jié)和有慣性環(huán)節(jié)系統(tǒng)的PD和PID法控制效果進行仿真比較，給出了系統(tǒng)動態(tài)控制響應曲線圖，分析了PID控制器參數對控制系統(tǒng)的動態(tài)性能影響。 通過本文的研究，得到以下主要結論：磁力軸承的動力特性系數可以由八個等效的剛度阻尼系數來表示，這八個等效的動力特性系數與軸承的結構參數、控制器的控制參數密切相關。仿真分析結果表明通過適當選取PID控制器的比例系數K_p、積分系數K_i、微分系數K_d可以較好地實現(xiàn)控制目標。
【圖文】：

就要求有兩個徑向磁力軸承(分別構成x、y兩個方向)和一個軸向推力磁力軸承(z方向)，徑向軸承支承轉子重量并控制徑向位移，，軸向軸承限制轉子的軸向位移。由此構成的典型的五自由度磁力軸承轉子系統(tǒng)如圖2一1所示，該系統(tǒng)主要由傳感器及信號前置處理單元、調節(jié)控制單元、執(zhí)行單元以及軸承轉子結構等部分組成。/爵泉攜雜\接鑫霆三三然進 進 進進進進進進 lllllll賽鄉(xiāng)經 經 息 息 息 息息息息息息 息 息 111111111 lllllllll卜卜漪澎多多 多矛拼忍 忍 圖2一1五自由度磁力軸承轉子系統(tǒng)

在解禍的情況下，磁力軸承轉子系統(tǒng)各方向上的控制回路無根本差別，因此，在分析其系統(tǒng)的工作原理時，選取任意一個自由度為研究對象，即所謂的單自由度軸承轉子系統(tǒng)。如圖2一2所示，是一個典型的主動磁力軸承轉子系統(tǒng)工作原理圖。由圖可知，系統(tǒng)由轉子、電磁鐵、傳感器、控制器、功率放大器挖制器門曰口?磚感器圖2一2磁力軸承轉子系統(tǒng)原理圖等部分組成。轉子在任意時刻的位置信號由傳感器拾取，并將經過處理的信號送往控制器，控制器根據反饋信號產生相應的控制信號，然后由功率放大器將控制信號轉換為足夠大的控制電壓或控制電流，以驅動執(zhí)行機構即電磁鐵產生相應的回復力迫使轉子回復到平衡位置，實現(xiàn)轉子在無接觸狀態(tài)下的穩(wěn)定懸浮。2.2磁力軸承的結構電磁鐵的幾何尺寸、磁極的結構安排、線圈的參數等諸因素，都將對磁力軸承的承載能力產生不同的影響。徑向磁力軸承的周向布置結構形式和電機定子相仿
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TH133.3

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 梁永梅;周太全;華淵;;客運專線下承式系桿拱橋動力學分析[J];山西建筑;2011年25期

2 彭利平;劉初升;;3自由度振動篩動力學建模及固有頻率分析[J];機械設計;2011年08期

3 李紅偉;劉淑琴;于文濤;范友鵬;;電渦流傳感器檢測磁懸浮轉子軸向位移的方法[J];儀器儀表學報;2011年07期

4 王平;王杰民;劉紅玫;王謙;;黃土層下覆強風化巖動彈性模量和阻尼比試驗研究[J];西北地震學報;2011年03期

5 吳凌慧;李濤;任國靜;劉柏青;張楓;高明珠;;加速度傳感器殼體結構的動力學特性分析[J];儀表技術;2011年07期

6 戴繼雙;馬輝;李朝峰;聞邦椿;;含增速齒輪的轉子系統(tǒng)固有特性研究[J];東北大學學報(自然科學版);2011年09期

7 梅元穎;徐玉秀;王志強;;長度分形的風力機葉片在線檢測與故障診斷[J];風機技術;2011年03期

8 謝祖芳;朱萬仁;陳淵;晏全;周振;何雪玲;;強堿性陰離子交換樹脂對苦味酸的吸附與解吸性能[J];化工環(huán)保;2011年02期

9 徐玲君;陳剛;邵建斌;薛陽;;靜水中單個氣泡的動力學特性數值模擬[J];長江科學院院報;2011年09期

10 李玉龍;;齒輪泵困油及困油模型的研究進展[J];成都大學學報(自然科學版);2011年02期

相關會議論文 前10條

1 顧本源;王雪華;;贗帶隙光子晶體中原子集合的自發(fā)輻射動力學特性[A];第十屆全國量子光學學術報告會論文論文集[C];2002年

2 李瑩;程昌鈞;;非線性孔隙熱彈性板的變分原理和動力學特性[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

3 嚴世榕;郭長福;;汽車轉彎制動過程動力學仿真[A];2007系統(tǒng)仿真技術及其應用學術會議論文集[C];2007年

4 汪中厚;趙守振;龔偉;久保愛三;;基于虛擬樣機的摩托賽車發(fā)動機動力學性能仿真技術[A];第九屆全國振動理論及應用學術會議論文摘要集[C];2007年

5 李宇燕;黃協(xié)清;;金屬橡膠材料的本構關系及動力學特性研究[A];2009中國功能材料科技與產業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

6 何玉發(fā);劉清友;;深井注入管柱力學行為研究[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

7 姚學鋒;楊桂;姚振漢;戴福隆;方競;;先進復合材料自行車架的動力學特性分析[A];第六屆全國結構工程學術會議論文集（第三卷）[C];1997年

8 王子建;何俊佳;尹小根;邊凱;張漢明;;電磁斥力機構的動力學特性仿真與實驗研究[A];第一屆電器裝備及其智能化學術會議論文集[C];2007年

9 史寶軍;李鴻秋;宋世軍;王積永;;硬盤磁頭磁盤系統(tǒng)的非線性簡化模型及其運動特性分析[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

10 顧建青;唐文獻;謝心意;;基于ADAMS的斷路器分閘過程懸臂動力學特性分析[A];中國力學學會學術大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

相關重要報紙文章 前10條

1 中國電力科學研究院電測量所所長 宗建華;好電表：方便又節(jié)能[N];中國質量報;2004年

2 劉小娜;千臺數控增效工程測評在云馬啟動[N];中國航空報;2008年

3 本報記者　張曄 王燕寧;硬理論在這里軟著陸[N];科技日報;2006年

4 記者　 吳長鋒;銀河系可能誕生于宇宙早期[N];科技日報;2006年

5 王迪;對新型輔料進行毒理學試驗[N];醫(yī)藥經濟報;2007年

6 胡清禾 李俊明;國產電表瞄準高端市場[N];中國質量報;2004年

7 北京安貞醫(yī)院心內科教授 陳韻岱邋羅剛;心梗 請選低分子肝素抗凝[N];健康報;2007年

8 本報記者 余岸木;受教育 長才干 作貢獻[N];貴陽日報;2007年

9 記者 馮衛(wèi)東;美科學家提出DNA重組研究新方法[N];科技日報;2007年

10 記者 張紹剛;我國最大浮選機問世[N];中國有色金屬報;2008年

相關博士學位論文 前10條

1 趙榮國;楔環(huán)連接結構靜力接觸行為與動力學特性研究[D];中國工程物理研究院;2004年

2 王天煜;高速永磁電機轉子綜合設計方法及動力學特性的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2010年

3 庫少平;磁力軸承故障診斷的相關理論與實驗研究[D];武漢理工大學;2005年

4 王瑞林;大口徑機槍動力學特性與射擊精度研究[D];南京理工大學;2003年

5 羅強;高速鐵路路橋過渡段動力學特性分析及工程試驗研究[D];西南交通大學;2003年

6 丁國平;磁力軸承電磁場的相關理論和實驗研究[D];武漢理工大學;2008年

7 馬孝琴;生物質（秸稈）成型燃料燃燒動力學特性及液壓秸稈成型機改進設計研究[D];河南農業(yè)大學;2002年

8 李松波;車輛排氣系統(tǒng)振動建模與動力學特性研究[D];上海交通大學;2008年

9 王海民;非牛頓流體中蛋白質氣泡有限變形的動力學特性研究[D];復旦大學;2008年

10 張淑君;氣泡動力學特性的三維數值模擬研究[D];河海大學;2006年

相關碩士學位論文 前10條

1 陳宇;微型燃氣輪機—高速發(fā)電機轉子動態(tài)特性分析[D];沈陽工業(yè)大學;2007年

2 李偉;船用噴氣式推進器結構原型及其動力特性[D];哈爾濱理工大學;2005年

3 沈海濤;動圈型直線壓縮機原理性樣機的優(yōu)化與設計[D];浙江大學;2006年

4 劉彬;海水提取硝酸鉀200噸/年中試相關離子交換動力學特性研究[D];河北工業(yè)大學;2005年

5 盛軍;BSA動物免疫過程抗原抗體親和動力學特性的研究[D];福州大學;2005年

6 顏士偉;數控輾環(huán)機的動力學建模及仿真[D];武漢理工大學;2006年

7 曾艷;生物質及其氣化焦油的熱解及動力學特性與機理[D];重慶大學;2008年

8 黃婷;光場中運動的糾纏態(tài)原子的動力學特性[D];安徽大學;2002年

9 戴義貴;步進運動鏈動力學實驗研究[D];天津大學;2005年

10 馬永壽;冰箱壓縮機驅動用動磁式直線振蕩電機研究[D];浙江大學;2006年

本文編號：2623300