本文關(guān)鍵詞：磁懸浮軸承支承參數(shù)識別方法研究

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【摘要】：磁懸浮軸承支承特性影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性及響應(yīng)，研究磁懸浮軸承的支承參數(shù)可為控制器設(shè)計以及系統(tǒng)優(yōu)化提供有效依據(jù)。本文主要采用試驗的方法研究磁懸浮軸承的支承參數(shù)。 本文研究的磁懸浮軸承支承參數(shù)是基于線性系統(tǒng)。電磁力是用于支承轉(zhuǎn)子的支承力，，首先本文采用有限元法研究了徑向磁懸浮軸承電磁力與轉(zhuǎn)子位移及控制電流的關(guān)系，研究了電磁力的線性區(qū)域與耦合電磁力。研究表明了線性系統(tǒng)假設(shè)的合理性，同時為磁懸浮軸承支承參數(shù)識別提夠依據(jù)。 其次本文基于磁懸浮軸承控制系統(tǒng)頻率特性研究了磁懸浮軸承的等效剛度阻尼。理論分析徑向磁懸浮軸承剛度阻尼特性，并且進行了仿真研究分析。針對理論分析剛度阻尼的不足，提出了試驗測試系統(tǒng)頻率特性的方法。試驗辨識出轉(zhuǎn)子靜態(tài)懸浮下隨頻率變化的磁懸浮軸承支承剛度阻尼。 精準的轉(zhuǎn)子支承模型是支承參數(shù)識別的基礎(chǔ)。本文采用有限元法與傳遞矩陣法分別建立了磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子支承模型。采用Patran-Nastran與Matlab對兩種轉(zhuǎn)子支承模型進行動力學(xué)分析。針對轉(zhuǎn)子有限元模型的不足，本文根據(jù)轉(zhuǎn)子試驗?zāi)B(tài)參數(shù)，采用基于響應(yīng)面修正法對轉(zhuǎn)子有限元模型進行修正。 最后本文研究了基于響應(yīng)面修正法的磁懸浮軸承支承參數(shù)識別，包括支承參數(shù)識別方法的基本原理，有限元仿真驗證了該方法的有效性。本文采用不平衡質(zhì)量作為激勵，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)識別出轉(zhuǎn)子在運行狀態(tài)下的磁懸浮軸承的支承剛度阻尼。驗證了辨識結(jié)果的準確性，表明了基于響應(yīng)面修正法的磁懸浮軸承支承參數(shù)識別方法可有效的識別磁懸浮軸承的支承參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：磁懸浮軸承 剛度阻尼 電磁力 有限元法 模型修正
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目錄6-10
• 圖表清單10-13
• 注釋表13-15
• 縮略詞15-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 引言16
• 1.2 磁懸浮軸承基本工作原理16-18
• 1.2.1 單自由度磁懸浮軸承的工作原理16-17
• 1.2.2 五自由度磁懸浮軸承工作原理17-18
• 1.3 本文的研究意義及目標18-19
• 1.3.1 磁懸浮軸承支承參數(shù)的定義18-19
• 1.3.2 研究的意義及目標19
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.4.1 徑向磁懸浮軸承電磁力分析研究19-20
• 1.4.2 磁懸浮軸承支承參數(shù)識別研究20-22
• 1.5 磁懸浮軸承支承參數(shù)識別存在的問題22-23
• 1.6 論文內(nèi)容安排23-24
• 第二章 徑向磁懸浮軸承磁場及電磁力分析24-41
• 2.1 引言24
• 2.2 磁懸浮軸承電磁力理論分析24-26
• 2.3 徑向磁懸浮軸承磁場有限元分析26-28
• 2.4 徑向磁懸浮軸承電磁力有限元分析28-34
• 2.4.1 基于 Ansys 與 Matlab 的徑向磁懸浮軸承電磁力仿真28-30
• 2.4.2 位移剛度與電流剛度的有限元分析30-32
• 2.4.3 電磁力線性區(qū)域分析32-34
• 2.5 徑向磁懸浮軸承電磁力耦合分析34-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第三章 基于磁懸浮軸承控制系統(tǒng)頻率特性的支承參數(shù)識別41-64
• 3.1 引言41
• 3.2 磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)介紹41-43
• 3.2.1 位移傳感器42
• 3.2.2 PID 控制器42-43
• 3.2.3 功率放大器43
• 3.3 徑向磁懸浮軸承剛度阻尼理論分析43-49
• 3.3.1 單自由度磁懸浮軸承剛度阻尼理論分析43-46
• 3.3.2 徑向磁懸浮軸承支承剛度阻尼分析46-47
• 3.3.3 徑向磁懸浮軸承剛度阻尼仿真研究47-49
• 3.4 系統(tǒng)頻率特性的試驗測試方法與數(shù)據(jù)處理49-55
• 3.4.1 穩(wěn)態(tài)正弦激勵的施加49-51
• 3.4.2 試驗數(shù)據(jù)信號的處理51-55
• 3.4.2.1 試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)信號的濾波51-53
• 3.4.2.2 試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅值相位的提取及程序?qū)崿F(xiàn)53-54
• 3.4.2.3 試驗數(shù)據(jù)濾波與數(shù)據(jù)處理仿真驗證54-55
• 3.5 基于磁懸浮軸承控制系統(tǒng)頻率特性的剛度阻尼識別試驗研究55-63
• 3.5.1 正弦激勵試驗55-58
• 3.5.1.1 試驗條件55-56
• 3.5.1.2 穩(wěn)態(tài)正弦激勵的施加與試驗過程56-58
• 3.5.2 激勵試驗數(shù)據(jù)的采集與處理58-59
• 3.5.3 基于系統(tǒng)頻率特性的磁懸浮軸承支承參數(shù)識別步驟59-60
• 3.5.4 基于磁懸浮軸承控制系統(tǒng)頻率特性的剛度阻尼試驗辨識60-63
• 3.6 本章小結(jié)63-64
• 第四章 磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子支承模型的建立及轉(zhuǎn)子模型修正64-78
• 4.1 引言64
• 4.2 磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)的建模64-71
• 4.2.1 基于有限元法的磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子支承模型的建立65-66
• 4.2.1.1 磁懸浮轉(zhuǎn)子模型的建立65
• 4.2.1.2 磁懸浮軸承支承模型的建立65-66
• 4.2.2 基于傳遞矩陣法的磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子支承模型的建立66-69
• 4.2.2.1 磁懸浮轉(zhuǎn)子模型的建立66-68
• 4.2.2.2 磁懸浮軸承支承模型的建立68-69
• 4.2.3 磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子支承建模方法對比69-71
• 4.3 基于響應(yīng)面法的模型修正理論71-74
• 4.3.1 基于試驗設(shè)計的響應(yīng)面法71-72
• 4.3.2 響應(yīng)面建模方法72-73
• 4.3.3 響應(yīng)面法的檢驗標準73
• 4.3.4 基于響應(yīng)面法的模型修正方法73-74
• 4.4 基于響應(yīng)面法的轉(zhuǎn)子有限元模型修正74-77
• 4.4.1 轉(zhuǎn)子有限元模型修正參數(shù)的選取74-75
• 4.4.2 響應(yīng)面的建立75-76
• 4.4.3 轉(zhuǎn)子有限元模型修正76-77
• 4.5 本章小結(jié)77-78
• 第五章 基于響應(yīng)面修正法的磁懸浮軸承支承參數(shù)識別研究78-98
• 5.1 引言78
• 5.2 基于剛性轉(zhuǎn)子模型的磁懸浮軸承剛度阻尼辨識78-80
• 5.3 基于響應(yīng)面修正法的磁懸浮軸承支承剛度阻尼識別的理論過程80-84
• 5.3.1 基于響應(yīng)面修正的磁懸浮軸承支承剛度阻尼識別80-81
• 5.3.2 靈敏度分析選取設(shè)計參數(shù)81-83
• 5.3.3 響應(yīng)面的建立方法83
• 5.3.4 基于響應(yīng)面法的磁懸浮軸承支承剛度阻尼識別過程83-84
• 5.4 基于響應(yīng)面修正法的磁懸浮軸承支承剛度阻尼識別仿真研究84-87
• 5.4.1 響應(yīng)面的建立84-85
• 5.4.2 仿真研究85-87
• 5.5 基于響應(yīng)面修正法的磁懸浮軸承支承參數(shù)識別的試驗研究87-96
• 5.5.1 不平衡響應(yīng)的試驗條件87-88
• 5.5.2 不平衡響應(yīng)試驗88-89
• 5.5.2.1 不平衡激勵的施加88
• 5.5.2.2 不平衡響應(yīng)試驗過程88-89
• 5.5.3 不平衡響應(yīng)試驗數(shù)據(jù)的采集與處理89-91
• 5.5.4 基于響應(yīng)面修正法的磁懸浮軸承支承參數(shù)識別步驟91
• 5.5.5 基于響應(yīng)面修正法的磁懸浮軸承支承參數(shù)試驗辨識91-94
• 5.5.6 試驗辨識支承參數(shù)的驗證94-96
• 5.6 磁懸浮軸承支承剛度阻尼識別方法比較96-97
• 5.7 本章小結(jié)97-98
• 第六章 總結(jié)與展望98-100
• 6.1 本文主要工作總結(jié)98-99
• 6.2 后續(xù)研究與展望99-100
• 參考文獻100-104
• 致謝104-105
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文105

【參考文獻】

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本文編號：528259