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磁悬浮轴承的容错控制系统研究

发布时间:2022-10-15 11:59
  相对于传统的机械轴承,主动磁轴承具有无接触、无磨损、无需润滑等优点,所以在高速旋转机械领域的应用越来越广泛,主动磁轴承系统的安全性也成为应用的关键因素,本文针对主动磁轴承的两种内部故障:控制器开关元件故障和位移传感器故障,分别设计了两种故障容错系统。首先本文针对磁轴承的基本原理进行了综述和分析。在磁轴承的基本原理的基础上,利用泰勒级数建立了主动磁轴承的线性化模型,并建立主动磁轴承的刚体转子动力学模型,推导得出等效电感的模型,等效电感与气隙近似成反比的关系也是磁轴承自传感技术的理论基础。容错控制系统主要由两部分组成:故障检测和设备冗余。对于开关元件故障容错系统,控制器主电路具有两种工作模式,正常模式和冗余模式。系统通过线圈电流来检测元件故障,当元件开路故障时,系统控制器从正常模式切换到冗余模式使转子继续稳定悬浮;当元件短路故障时,系统关断控制器所有开关元件并使系统安全停机。对于传感器故障容错系统,以自传感技术作为冗余传感器,分别讨论了小信号注入法和非线性参数估计法等自传感技术,并建立了一种电流小信号注入法的自传感技术。当电涡流传感器故障时,以电流小信号注入法自传感技术作为冗余传感器,将自... 

【文章页数】:99 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 磁悬浮轴承的研究背景介绍
    1.2 主动磁轴承的常见故障及容错控制
    1.3 磁轴承位移传感器的容错控制
    1.4 文章研究内容及安排
2 主动磁悬浮轴承的系统建模
    2.1 引言
    2.2 磁悬浮轴承的电磁模型
    2.3 单自由度磁轴承的线性化模型
    2.4 磁轴承的刚体转子动力学模型
    2.5 本章小结
3 磁轴承的开关元件故障容错控制系统
    3.1 引言
    3.2 开关功率放大器的各种拓扑结构
    3.3 三相全桥驱动电路的两种控制模式
    3.4 开关元件的故障检测
    3.5 开关故障的容错控制系统结构
    3.6 本章小结
4 传感器故障的容错控制系统
    4.1 引言
    4.2 小信号注入法自传感技术
    4.3 非线性参数估计法
    4.4 传感器故障的容错控制系统结构
    4.5 本章小结
5 磁轴承的容错控制实验
    5.1 磁轴承实验平台介绍
    5.2 容错控制实验
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录 攻读学位期间发表论文
    发表论文


【参考文献】:
期刊论文
[1]磁悬浮轴承应用发展及关键技术综述[J]. 张维煜,朱熀秋,袁野.  电工技术学报. 2015(12)
[2]高速电磁主轴回转精度的分析[J]. 何钦象,张华容,杨静.  机械科学与技术. 1999(04)
[3]磁悬浮实验列车模型的解耦控制系统[J]. 杨泉林.  自动化学报. 1989(01)
[4]机床主轴可控磁力轴承的结构分析与设计[J]. 陈易新,胡业发,杨恒明,陈世玉,古良东,孙丹宇.  机床与液压. 1988(03)
[5]关于直流控制式磁力轴承的控制稳定性分析[J]. 张祖明,温诗铸.  机械设计. 1985(04)

博士论文
[1]径向四自由度主动电磁轴承系统的自传感运行研究[D]. 唐明.浙江大学 2013

硕士论文
[1]主动电磁轴承的设计与分析[D]. 占智军.浙江大学 2013
[2]磁悬浮轴承系统的鲁棒H∞控制研究[D]. 李书鹏.南京航空航天大学 2007



本文编号:3691266

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