本文關(guān)鍵詞：弱耦合徑向磁力軸承冗余控制方法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：“機(jī)電一體化”是結(jié)合傳統(tǒng)機(jī)械工程、電氣工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)于一體的交叉學(xué)科。主動(dòng)磁力軸承是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。與傳統(tǒng)機(jī)械軸承的區(qū)別主要在其能夠感知到變化、并通過恰當(dāng)?shù)男畔⑻幚硎侄蔚玫较鄳?yīng)的功能。磁力軸承的工業(yè)上的大量應(yīng)用離不開它的安全性和可靠性，而這兩點(diǎn)已經(jīng)成為了影響其在航空航天等領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。 文中針對(duì)執(zhí)行器冗余的徑向磁力軸承做了如下研究工作： 首先，本文介紹了主動(dòng)磁力軸承故障形式和提高可靠性的措施，以及針對(duì)磁力軸承冗余容錯(cuò)方面的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。列寫了主動(dòng)磁力軸承的工作原理以及根據(jù)電子元器件可靠性分析了冗余前后系統(tǒng)的可靠性。 其次，給出了偏流線性化方法在12磁極強(qiáng)耦合和弱耦合結(jié)構(gòu)徑向磁力軸承中的應(yīng)用，并推導(dǎo)出了在磁極正常和故障下的電流分配矩陣。針對(duì)12磁極弱耦合結(jié)構(gòu)的徑向磁力軸承提出了求解電流分配矩陣的新方法力平衡的方法，，并利用ANSYS進(jìn)行了磁場(chǎng)仿真。從磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流分配矩陣的求解等方面對(duì)12磁極強(qiáng)耦合和弱耦合結(jié)構(gòu)的磁力軸承以及偏置電流線性化和力平衡的方法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)與方法的分析比較，得出弱耦合結(jié)構(gòu)力平衡的方法在所研究的失效形式下比強(qiáng)耦合偏流線性化的方法有優(yōu)勢(shì)。 接著，在MATLAB/SIMULINK建立了針對(duì)偏流線性化和力平衡原理的12磁極結(jié)構(gòu)的仿真模型，并對(duì)這兩種方法進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明兩種控制理論都可以對(duì)冗余結(jié)構(gòu)的磁力軸承進(jìn)行控制，力平衡的方法下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能優(yōu)于偏流線性化的方法。 最后，在一個(gè)單自由度磁懸浮裝置上進(jìn)行了驗(yàn)證。針對(duì)力平衡原理推導(dǎo)了該結(jié)構(gòu)下的電流分配矩陣，實(shí)驗(yàn)主要包括銜鐵正常起浮、失效下重構(gòu)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看力平衡的電流重構(gòu)方法對(duì)線圈失效后的重構(gòu)具有可行性。
【關(guān)鍵詞】：弱耦合 力平衡 電流分配矩陣
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH133.3
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-18
• 1.1 主動(dòng)磁力軸承故障分析9
• 1.2 降低磁力軸承失效風(fēng)險(xiǎn)的措施9-12
• 1.2.1 提高可靠性的措施9-10
• 1.2.2 冗余技術(shù)10-12
• 1.3 與本論文相關(guān)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本論文研究的目的和意義16-17
• 1.5 本文課題支撐17-18
• 第二章 磁懸浮軸承工作原理及可靠性分析18-28
• 2.1 主動(dòng)磁力軸承電磁力計(jì)算18-21
• 2.2 執(zhí)行器冗余前后可靠性評(píng)價(jià)21-27
• 2.2.1 可靠性指標(biāo)21-22
• 2.2.2 串聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)22-24
• 2.2.3 功率放大器可靠度的計(jì)算24-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 偏流線性化及力平衡控制的工作原理28-55
• 3.1 磁力軸承結(jié)構(gòu)形式28-29
• 3.2 偏流線性化工作原理介紹29-38
• 3.2.1 偏流線性化基本原理29-30
• 3.2.2 偏置電流線性化方法在磁力軸承中的應(yīng)用30-37
• 3.2.3 電流分配矩陣的求解37-38
• 3.3 力平衡方法在弱耦合磁力軸承中的應(yīng)用38-48
• 3.3.1 弱耦合結(jié)構(gòu)中的力平衡控制原理38-39
• 3.3.2 力的分配矩陣及補(bǔ)償準(zhǔn)則39-42
• 3.3.3 力平衡方法下各種故障下電流分配矩陣的求解42-48
• 3.4 ANSYS 磁場(chǎng)仿真48-52
• 3.5 分析比較52-53
• 3.6 本章小結(jié)53-55
• 第四章 力平衡控制的 MATLAB 仿真55-67
• 4.1 弱耦合力平衡 MATLAB 仿真55-59
• 4.1.1 力平衡原理線圈容錯(cuò)控制框圖55-57
• 4.1.2 力平衡原理 MATLAB 仿真模型57-59
• 4.2 強(qiáng)耦合偏流線性化 MATLAB 仿真59-60
• 4.2.1 偏流線性化方法線圈容錯(cuò)控制框圖59-60
• 4.3 MATLAB 仿真步驟仿真結(jié)果及分析60-65
• 4.3.1 MATLAB 仿真步驟60
• 4.3.2 線圈正常下起浮特性60-62
• 4.3.3 無擾動(dòng)下的失效重構(gòu)62-63
• 4.3.4 正弦擾動(dòng)下的失效重構(gòu)63-65
• 4.4 仿真結(jié)論65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 基于力平衡方法重構(gòu)實(shí)驗(yàn)研究67-79
• 5.1 單自由度磁懸浮實(shí)驗(yàn)裝置67-70
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)部分68-69
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置電子控制部分69-70
• 5.2 力平衡方法下的補(bǔ)償矩陣70-71
• 5.3 實(shí)驗(yàn)過程71-77
• 5.3.1 起浮實(shí)驗(yàn)71-75
• 5.3.2 故障切換實(shí)驗(yàn)75-77
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 第六章 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 總結(jié)79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：415391