高速发电机磁力轴承动力学分析及控制策略的研究

发布时间：2020-04-12 17:48

【摘要】： 主动磁悬浮轴承(AMB)具有无摩擦、无磨损、无需润滑、寿命长等一系列传统滚动轴承所不具备的优点。受到国内为学术界和工业领域的广泛关注,也因此成为轴承行业的重点研究领域。文章的主要工作: (1)建立了磁悬浮轴承的数学模型。从电磁理论出发推导了磁悬浮轴承的非线性力学模型,将其在平衡点处做了线性化处理。对转子进行力学分析得到其数学模型。由于磁悬浮轴承具有开环不稳定性,因此采用PID闭环控制。 (2)磁悬浮轴承结构参数的计算和推导过程是对其进行参数化设计的第一步。本文分别对径向和轴向磁悬浮轴承的定子和转子的各个几何参数的关系进行了详细的推导。 (3)利用MATLAB和ANSYS相结合的方法,对磁悬浮轴承进行了动态特性分析。并利用MATLAB的模糊控制箱对磁悬浮轴承的模糊PID控制进行了仿真,并将传统PID控制与变参数PID控制进行了对比。仿真表明,变参数PID控制改善了转子的起浮过程。 (4)分析并研制了主动磁悬浮轴承的模拟PID控制系统。并分别对硬件电路的各个组成部分进行了设计与调试。 本文采用PID控制策略。对5自由度的磁悬浮转子耦合特性进行了分析,得出在转速不超过20000r/min的情况下可以采用分散控制。在建立数学模型基础上通过试凑法对PID控制参数进行了仿真整定。
【图文】：

磁悬浮轴承结构示意图

图3.2土动磁恳浮轴承的总体结构原理图 F19.3， 2TheOverallStruetureSchematiesofAetiveMagnetieBearing图3.2为磁悬浮轴承系统中作为被控对象的主动磁悬浮轴承的总体结构简图。由图可知，在转轴的两端处各有一个保护轴承，保护轴承与转轴之间的气隙小于径向磁轴承及电机定子与转轴的气隙。在磁悬浮轴承正常工作期间，保护轴承不与转轴接触。当突然断电或主动磁悬浮轴承系统失控时，保护轴承起临时支承高速旋转的转轴的作用，，防止转轴与电机定子及主动磁悬浮轴承定子相碰撞而损坏整个轴承系统。当磁悬浮轴承不工作时，转轴也落在保护轴承上，保护轴承无论在径向还?
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH133.3

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本文编号：2625004