电磁轴承高速电机转子系统分析及解耦控制

发布时间：2025-03-19 01:56

　　目前,高速电机是旋转设备的重要研究领域。主动电磁轴承通过对电磁铁线圈中电流的实时控制,使其产生可控电磁力来实现对转子的非接触悬浮,因此具有无接触、适合高速、动力特性易于控制等特点,已成为高速旋转机械的关键支撑单元。本文旨在对磁悬浮高速电机主动电磁轴承-刚性转子系统进行分析与控制。文章在介绍悬浮高速电机主动电磁轴承-刚性转子控制系统各组成单元的基础上,建立了考虑转子不平衡的主动电磁轴承-刚性转子数学模型,并分析了其开环不稳定的特性,以此说明对主动电磁轴承-刚性转子系统进行闭环控制的必要性。针对主动电磁轴承-刚性对称转子,分析了PD控制下系统的固有振动,求解出了系统模态特征根解析式,并在此基础上研究了比例反馈系数P及速度反馈系数D对系统固有振动的阻尼和频率的影响。分析了系统因转子不平衡导致的受迫振动,求解出了不平衡力振动的解析表达式,并据此得出其振动特点。给出了PD闭环控制器参数调整依据,以及闭环系统的频率特性。同时,分析了PD控制用于耦合的电磁轴承-刚性转子系统时的缺点。针对主动电磁轴承-刚性一般转子系统,分析了两种坐标下系统耦合特性,在此基础上设计了前馈解耦控制器将原本相互耦合的主动电磁...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１典型的前馈调节系统框图??

量的大小对系统进行控制，通过合理的补偿，削弱甚至消除扰动作用对被控变量的影响。??从定义可知，前馈控制的应用关键是前馈补偿器的设计。??图１－１表示了一个典型的前馈调节系统的框图１１６２］。??ｄ?＼?｜?，＋?０??—＿＿?！，＾Ｊ?卜??４Ｍ３１——￣￣??前馈补偿器?Ｌ?ｉ....

图１－２前馈－反馈调节系统框图??，入正

构成前馈－反馈调节系统。这样既发挥了前馈调节作用及时的优点，又能客服前馈控制的各??种局限。??一个典型的前馈－反馈调节系统如图１－２所示，图中，阶的为反馈调节器的传递函数，??实际中通常为ＰＩＤ控制器。??前馈补偿器?丨??反馈补偿器??Ｉ?Ｉ??图１－２前馈－反馈调节系统框图....

图２－１磁悬浮高速电机电磁轴承－转子系统??

运用计算机科学的信息处理和控制功能，以实现整个系统的自动化和智能化。一个机电一??体化系统，既存在机械部分，也包含电气部分和控制部分，通常由机械系统、控制系统（计??算机）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（执行器）等系统组成。如图２－１所示，??针对电磁轴承－转子系统，其基....

图２－２电磁铁结构??

因此电磁铁是一类可控的“主动”电磁元件。??电磁铁磁路及电磁力分析：??设电磁铁－转子系统的磁路中的磁通密度为５，对如图２－２所示的磁路作以下假设：??／广■?／?叫ｚ仏＋２５??图２－２电磁铁结构??ａ）

本文编号：4036517