无位置传感器磁力轴承的研究
发布时间：2021-07-06 00:51
磁力轴承以无接触、无磨损、能耗低和无需润滑等传统轴承无法比拟的优点而备受瞩目。目前为了实现磁力轴承系统转子的位置控制，多采用位置传感器。为了降低成本、减少磁力轴承的轴向尺寸和提高系统的可靠性，无位置传感器磁力轴承的研究和推广应用势不可挡。本文在分析单自由度磁力轴承的基础上，建立了磁力轴承的数学模型，并对其稳定性进行了分析。本文主要研究了无位置传感器转子位置检测的两种方法，即小信号注入测试法和差动变压器测试法。小信号注入测试法是在功放输入端加入高频小信号作为测试信号，从线圈两端电压中提取含有转子位移信息的电感上高频信号的交流分量，通过带通滤波、一级放大、差动相减、解调和低通滤波电路后可获得与转子位移成比例的直流电压信号。差动变压器法是提取从偏置线圈互感过来的电压信号经整流和低通滤波电路后得到与转子位移成比例的直流信号。在对两种位移检测方法进行仿真比较分析后，可知小信号注入测试法可以更准确地获取转子的位移信息，且检测电路的设计更简单。因此本文采用小信号注入测试法进行位置检测。在设计了无传感器磁力轴承的位置自检测电路后，本文又设计了无传感器磁力轴承系统的控制器和功率放大器。对所设计的控制器进...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
稳幅的RC桥式振荡电路的输出电压
在考虑选择何种位置检测方法时，本文对差动变压器法和小信号注入测试法分别进行了仿真研究。采用差动变压器法检测转子位移，转子分别在两个极限位置(一0.4们nrn和0.4Inlll)时由检测电路输出相应的转子位移的电压如图3一10所示。从图中可以看出，在两个最大位移处的输出电压近似相等，由此可得输出电压和转子的位移基本上是成线性关系的。一一/nU幽IIU.砚匕月40D勺召名一2刀盆二‘OA爪爪\名2.0x二 0.4跳执 00.51.01.52.02.j00.51.0灯hls1。5口元ns 2.02.5图3一10差动变压器法转子在两个极限位置的输出电压波形采用小信号注入测试法检测转子分别在两个极限位置时的输出电压波形如图3一11所示。从图3一11可以看出，其输出电压范围约在一SV一+SV之间，转子在两个最大位移处的输出电压近似相等，由此可以得出输出电压和转子的位移基本上是成线性关系的。
武汉理工大学硕士学位论文分别给定不同频率信号(lHz，SHz， 1OHz)时的位置控制曲线如图4一7、图4一8和图4一9所示。在图4一7、图4一8和图4一9中，上面的曲线是实际测得的位置曲线，下面的曲线是采用小信号注入测试法估计出的位置曲线。仿真结果表明，对于不同频率的给定信号，估计出的位置信息都能较好地反映实际位置信息，说明不完全微分PID具有很好的位置控制性能。 4080080如丫 丫一，，洲出气%气 气护护了、田小啄尸 尸%%%叭呱~产~豁衬州沪书 书.如彗一阳女80如0一一”一厂一一_如初洲洲尸脚叭、韧宜 宜’’、、、一斌声 声 111.1111一如一80八八八八八八八VVVV丫写岁 岁和月劝劝彗 002040石0名 2.00020声0石0名10图4一7位置响应曲线(正弦曲线参数:IHz)图4一8位置响应曲线(正弦曲线参数:SHz)今今厂户八户一彝介八八 八...计补洲轰川针冲、了、 、 ...}.}111!!!80如。和伙伙八八熟八八八八八八 八一一少岁丫岁岁岁刁丫妙勺勺， ， 111.… 11111-8080召g决 nU]nUCU解长nU材长封城d﹃r闷丹乙月﹃.00 0.20.30.40.50.60了 0.8091， 011tIs图4一9位置响应曲线(正弦曲线参数:10Hz)给无位置传感器磁力轴承位置检测系统加一外力扰动后的位置控制响应如图4一10所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁轴承中PWM开关功率放大器的实现[J]. 吕常智,范迪. 轴承. 2006(06)
[2]控制器参数对磁浮轴承系统控制特性的影响研究[J]. 何钦象,赵天锋,曹升虎,孙娜. 机械科学与技术. 2006(05)
[3]主动磁悬浮轴承集中控制器的研究[J]. 叶建民. 湖南农机. 2006(05)
[4]磁悬浮主轴数字功率放大器的设计研究[J]. 余宇翔,胡业发. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2005(05)
[5]无传感器磁轴承转子位置检测与研究[J]. 王军,徐龙祥. 机械工程与自动化. 2005(01)
[6]电磁轴承及其应用研究综述[J]. 蒋启龙,连级三. 重庆大学学报(自然科学版). 2004(07)
[7]磁悬浮轴承的变参数PID控制[J]. 苏义鑫,王娟,胡业发. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2004(02)
[8]磁悬浮轴承研究的现状与发展[J]. 黄德中. 机床与液压. 2003(06)
[9]主动磁轴承的Matlab仿真研究[J]. 苏义鑫,王娟,周祖德,胡业发. 武汉化工学院学报. 2003(02)
[10]自感式磁浮轴承位置传感器[J]. 杨静,何钦象,张华容. 振动、测试与诊断. 2003(02)
硕士论文
[1]磁悬浮轴承差动变压器式自检测原理的研究[D]. 范东浩.南京航空航天大学 2006
[2]磁悬浮轴承的模糊控制算法研究[D]. 王娟.武汉理工大学 2004
本文编号：3267179
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
稳幅的RC桥式振荡电路的输出电压
在考虑选择何种位置检测方法时，本文对差动变压器法和小信号注入测试法分别进行了仿真研究。采用差动变压器法检测转子位移，转子分别在两个极限位置(一0.4们nrn和0.4Inlll)时由检测电路输出相应的转子位移的电压如图3一10所示。从图中可以看出，在两个最大位移处的输出电压近似相等，由此可得输出电压和转子的位移基本上是成线性关系的。一一/nU幽IIU.砚匕月40D勺召名一2刀盆二‘OA爪爪\名2.0x二 0.4跳执 00.51.01.52.02.j00.51.0灯hls1。5口元ns 2.02.5图3一10差动变压器法转子在两个极限位置的输出电压波形采用小信号注入测试法检测转子分别在两个极限位置时的输出电压波形如图3一11所示。从图3一11可以看出，其输出电压范围约在一SV一+SV之间，转子在两个最大位移处的输出电压近似相等，由此可以得出输出电压和转子的位移基本上是成线性关系的。
武汉理工大学硕士学位论文分别给定不同频率信号(lHz，SHz， 1OHz)时的位置控制曲线如图4一7、图4一8和图4一9所示。在图4一7、图4一8和图4一9中，上面的曲线是实际测得的位置曲线，下面的曲线是采用小信号注入测试法估计出的位置曲线。仿真结果表明，对于不同频率的给定信号，估计出的位置信息都能较好地反映实际位置信息，说明不完全微分PID具有很好的位置控制性能。 4080080如丫 丫一，，洲出气%气 气护护了、田小啄尸 尸%%%叭呱~产~豁衬州沪书 书.如彗一阳女80如0一一”一厂一一_如初洲洲尸脚叭、韧宜 宜’’、、、一斌声 声 111.1111一如一80八八八八八八八VVVV丫写岁 岁和月劝劝彗 002040石0名 2.00020声0石0名10图4一7位置响应曲线(正弦曲线参数:IHz)图4一8位置响应曲线(正弦曲线参数:SHz)今今厂户八户一彝介八八 八...计补洲轰川针冲、了、 、 ...}.}111!!!80如。和伙伙八八熟八八八八八八 八一一少岁丫岁岁岁刁丫妙勺勺， ， 111.… 11111-8080召g决 nU]nUCU解长nU材长封城d﹃r闷丹乙月﹃.00 0.20.30.40.50.60了 0.8091， 011tIs图4一9位置响应曲线(正弦曲线参数:10Hz)给无位置传感器磁力轴承位置检测系统加一外力扰动后的位置控制响应如图4一10所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁轴承中PWM开关功率放大器的实现[J]. 吕常智,范迪. 轴承. 2006(06)
[2]控制器参数对磁浮轴承系统控制特性的影响研究[J]. 何钦象,赵天锋,曹升虎,孙娜. 机械科学与技术. 2006(05)
[3]主动磁悬浮轴承集中控制器的研究[J]. 叶建民. 湖南农机. 2006(05)
[4]磁悬浮主轴数字功率放大器的设计研究[J]. 余宇翔,胡业发. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2005(05)
[5]无传感器磁轴承转子位置检测与研究[J]. 王军,徐龙祥. 机械工程与自动化. 2005(01)
[6]电磁轴承及其应用研究综述[J]. 蒋启龙,连级三. 重庆大学学报(自然科学版). 2004(07)
[7]磁悬浮轴承的变参数PID控制[J]. 苏义鑫,王娟,胡业发. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2004(02)
[8]磁悬浮轴承研究的现状与发展[J]. 黄德中. 机床与液压. 2003(06)
[9]主动磁轴承的Matlab仿真研究[J]. 苏义鑫,王娟,周祖德,胡业发. 武汉化工学院学报. 2003(02)
[10]自感式磁浮轴承位置传感器[J]. 杨静,何钦象,张华容. 振动、测试与诊断. 2003(02)
硕士论文
[1]磁悬浮轴承差动变压器式自检测原理的研究[D]. 范东浩.南京航空航天大学 2006
[2]磁悬浮轴承的模糊控制算法研究[D]. 王娟.武汉理工大学 2004
本文编号：3267179
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