磁液雙懸浮軸承是一種以電磁懸浮為主,靜壓支承為輔的新型軸承,能夠大幅度提高承載能力及剛度。但由于液體靜壓系統(tǒng)特性為小間隙、強阻尼、正剛度、斥力型,而電磁懸浮系統(tǒng)特性為大氣隙、弱阻尼、負剛度、吸力型,因此工作時勢必會相互耦合,大幅降低了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。因此本文擬對磁液雙懸浮軸承的耦合特性進行研究,揭示其耦合產生機理并設計解耦控制器。本文主要研究內容如下:（1）針對該磁液雙懸浮軸承支承時會產生耦合的問題,本文根據(jù)物理模型的受力形式、麥克斯韋電磁懸浮理論以及靜壓軸承支承理論,推導出了單/多自由度磁液雙懸浮軸承的數(shù)學模型,為后續(xù)系統(tǒng)解耦研究提供理論基礎。（2）建立單自由度磁液雙懸浮軸承的傳遞函數(shù),通過Bristol矩陣判定其存在嚴重耦合。通過采用類前饋解耦、對角陣解耦方法進行了解耦器的設計。通過Simulink模塊對各種解耦器的性能進行了結果仿真驗證與比較。（3）針對于磁液雙懸浮軸承的多自由度空間耦合問題,本文選用了狀態(tài)反饋解耦作為多自由度解耦器的設計方法。通過對多自由度數(shù)學模型分析,構建了系數(shù)變換矩陣以及狀態(tài)反饋控制律。經過仿真從理論上驗證了解耦器具有良好的解耦效果。（4）對于解耦后的系統(tǒng)... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

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國外超精

燕山大學工學碩士學位論文-4-運行穩(wěn)定性以及可靠性，因此本文擬研究單自由度以及多自由度的磁液雙懸浮軸承的耦合特性，揭示其耦合力、耦合關系的產生機理并按要求設計解耦器以及控制器。1.2國內外現(xiàn)狀1.2.1磁懸浮支承技術磁懸浮理論最早起源于1842年英國劍橋大學的恩休(S.Earnshaw)教授證明的單靠永磁鐵是不能保持物體在空間六個自由度上都保持穩(wěn)定懸浮理論[13]。20世紀中期發(fā)過Hispano-Suiza公司提出了利用電磁鐵和傳感器組成主動全懸浮系統(tǒng)的設想，標志著現(xiàn)代磁懸浮技術的開始[14]。隨后隨著電子技術的發(fā)展和完善，法國、美國、日本等發(fā)達國家也相繼投入到了磁懸浮列車以及磁懸浮軸承研究行列。從1969年，法國的軍部科研實驗室(LRBA)已經開始了磁懸浮軸承相關技術的研究；時隔三年后，在衛(wèi)星導向輪的支撐上第一次真正采用了磁懸浮軸承技術，揭開了磁懸浮軸承發(fā)展的序幕。此后，磁懸浮技術很快被應用到國防、航天等各個領域。并且對于磁懸浮軸承的研究也產生了許多階段性成果，比如由NASA公司研制的高速磁懸浮姿控儲能飛輪系統(tǒng)G2(如圖1-3)的問世、法國的SPOT-1衛(wèi)星控制的磁懸浮飛輪以及瑞士研制的磁懸浮反作用球，其中反作用飛輪與控制力矩陀螺(三自由度的控制矩)是它的設計亮點[15]，如圖1-4所示。圖1-3儲能飛輪系統(tǒng)G2圖1-4磁懸浮反作用球到達20世紀末，美國的Virgin等學者發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)勢能與集合耦合參數(shù)之間的兩種影響關系。通過引入理論剛度和非線性剛度，研究了二自由度電磁軸承系統(tǒng)的非線性運動特性。隨后，瑞士聯(lián)邦理工學院提出了要針對于柔性轉子問題進行的研究思路，日本的千葉工業(yè)大學對該問題進行了深入剖析，提出了像是非線性控制、H控制、模糊控制等多種控制方式。2016年，Noshadi針對磁懸浮軸承高速轉速工況下，

燕山大學工學碩士學位論文-4-運行穩(wěn)定性以及可靠性，因此本文擬研究單自由度以及多自由度的磁液雙懸浮軸承的耦合特性，揭示其耦合力、耦合關系的產生機理并按要求設計解耦器以及控制器。1.2國內外現(xiàn)狀1.2.1磁懸浮支承技術磁懸浮理論最早起源于1842年英國劍橋大學的恩休(S.Earnshaw)教授證明的單靠永磁鐵是不能保持物體在空間六個自由度上都保持穩(wěn)定懸浮理論[13]。20世紀中期發(fā)過Hispano-Suiza公司提出了利用電磁鐵和傳感器組成主動全懸浮系統(tǒng)的設想，標志著現(xiàn)代磁懸浮技術的開始[14]。隨后隨著電子技術的發(fā)展和完善，法國、美國、日本等發(fā)達國家也相繼投入到了磁懸浮列車以及磁懸浮軸承研究行列。從1969年，法國的軍部科研實驗室(LRBA)已經開始了磁懸浮軸承相關技術的研究；時隔三年后，在衛(wèi)星導向輪的支撐上第一次真正采用了磁懸浮軸承技術，揭開了磁懸浮軸承發(fā)展的序幕。此后，磁懸浮技術很快被應用到國防、航天等各個領域。并且對于磁懸浮軸承的研究也產生了許多階段性成果，比如由NASA公司研制的高速磁懸浮姿控儲能飛輪系統(tǒng)G2(如圖1-3)的問世、法國的SPOT-1衛(wèi)星控制的磁懸浮飛輪以及瑞士研制的磁懸浮反作用球，其中反作用飛輪與控制力矩陀螺(三自由度的控制矩)是它的設計亮點[15]，如圖1-4所示。圖1-3儲能飛輪系統(tǒng)G2圖1-4磁懸浮反作用球到達20世紀末，美國的Virgin等學者發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)勢能與集合耦合參數(shù)之間的兩種影響關系。通過引入理論剛度和非線性剛度，研究了二自由度電磁軸承系統(tǒng)的非線性運動特性。隨后，瑞士聯(lián)邦理工學院提出了要針對于柔性轉子問題進行的研究思路，日本的千葉工業(yè)大學對該問題進行了深入剖析，提出了像是非線性控制、H控制、模糊控制等多種控制方式。2016年，Noshadi針對磁懸浮軸承高速轉速工況下，

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]汽車自動變速器箱體加工用組合機床研究[J]. 余阿東,蒲生.  機床與液壓. 2018(08)
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博士論文
[1]流體靜壓支承對超精密金剛石車床動態(tài)特性影響的研究[D]. 侯國安.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]流體動力潤滑及軸承轉子系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究[D]. 楊金福.華北電力大學（北京） 2006

碩士論文
[1]單自由度磁液雙懸浮軸承系統(tǒng)控制策略研究[D]. 陳濤.燕山大學 2019
[2]靜動壓混合式靜壓支承綜合潤滑性能研究[D]. 左旭.哈爾濱理工大學 2019
[3]磁液雙懸浮系統(tǒng)耦合承載力模型及支承性能研究[D]. 張斌.燕山大學 2018
[4]空間磁懸浮轉子不平衡振動補償研究[D]. 原超.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[5]基于代理模型的大型球磨機靜壓軸承結構優(yōu)化[D]. 張凱.吉林大學 2016
[6]多變量線性控制系統(tǒng)解耦與控制方法的仿真[D]. 劉召娜.中國石油大學 2010
[7]多變量耦合系統(tǒng)的解耦控制設計和仿真[D]. 隆媛媛.廣西師范大學 2010
[8]主動磁懸浮力耦合的軟件解耦及其控制系統(tǒng)研究[D]. 劉雪冬.武漢理工大學 2003



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