混合式磁轴承失效机理及控制系统的研究

发布时间：2017-05-19 20:29

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【摘要】：磁悬浮轴承由于其高转速、无摩擦、低功耗、无污染的特性，应用于卫星、航天、列车、工业加工、飞轮储能等多种领域。混合式磁悬浮轴承由于其结构简单、控制方法简单，越来越多的应用于各个领域。 本文首先对混合式磁轴承的工作原理进行了详细的分析。阐述了混合式磁悬浮轴承的机械加工及装配误差，，尤其是径向永磁环的轴向位置偏差及安装误差对其控制性能的影响。对混合式磁轴承失效机理进行了理论分析、仿真计算及实验验证，并提出了安装机械限位轴承的有效改进方案。 其次进行了混合式磁轴承控制系统的研究。采用具有刚度大、模型简单、传统PID控制就能满足要求等优点的电流型控制模型，对混合式磁悬浮轴承控制系统进行理论分析及simulink建模仿真，尤其是对系统启浮过程与稳定悬浮等进行了仿真分析。根据理论计算的PID控制参数，进行了基于TMS320F28335芯片的软硬件设计，研制了实际控制器的样机。 最后，通过实验验证，混合式磁轴承失效机理实验结果与理论计算、仿真计算结果吻合较好。通过实验对混合式磁悬浮轴承启浮过程、稳定悬浮点进行测试。实验结果表明，稳定启浮过程和稳定悬浮与仿真结果吻合较好，能够实现稳定启浮和稳定悬浮。
【关键词】：混合式磁轴承 混合式磁轴承失效 结构优化 电流型控制 飞轮储能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-15
• 1.1 课题研究的背景及意义7
• 1.2 国内外研究现状分析7-13
• 1.2.1 磁悬浮技术发展历史7-8
• 1.2.2 磁悬浮轴承国内外现状8-12
• 1.2.3 国内外文献的简析及发展前景12-13
• 1.3 主要研究内容13-15
• 第2章 混合式磁轴承结构及其工作原理15-22
• 2.1 引言15
• 2.2 混合式磁轴承结构及工作原理15-16
• 2.2.1 混合式磁轴承结构15-16
• 2.2.2 混合式磁轴承工作原理16
• 2.3 永磁环径向力和轴向力计算16-18
• 2.3.1 永磁环径向力计算16-18
• 2.3.2 永磁环轴向力计算18
• 2.4 吸力盘轴向刚度和轴向力计算18-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 混合式磁轴承轴向失效机理研究及解决22-37
• 3.1 引言22
• 3.2 混合式磁轴承静态失效问题测试22-25
• 3.2.1 混合式磁轴承静态失效机理22-23
• 3.2.2 混合式磁轴承静态失效实验测试23-25
• 3.3 安装错误分析25-28
• 3.4 安装误差分析28-29
• 3.5 永磁环机械结构安装误差对刚度性能影响分析29-31
• 3.6 单个永磁体安装存在误差失效问题分析31-34
• 3.7 径向失效问题研究34
• 3.8 混合式磁轴承结构优化设计34-36
• 3.9 本章总结36-37
• 第4章 混合式磁悬浮轴承电流型控制系统37-50
• 4.1 引言37
• 4.2 电流型、电压型控制系统对比分析37-38
• 4.3 混合式磁悬浮轴承电流控制模型38-43
• 4.3.1 电流型控制模型理论分析38-40
• 4.3.2 电流型控制模型仿真40-43
• 4.4 混合式磁悬浮轴承硬件设计43-47
• 4.4.1 基于TMS320F28335 硬件控制系统结构43-44
• 4.4.2 各部分硬件电路设计44-47
• 4.5 混合式磁悬浮轴承软件设计47-49
• 4.5.1 控制程序结构框图47-48
• 4.5.2 子程序流程图48-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第5章 混合式磁轴承实验测试50-58
• 5.1 平衡点选定50-53
• 5.1.1 混合式磁轴承轴向行程测试50
• 5.1.2 重物实验测定永磁环平衡位置50-53
• 5.2 混合式磁轴承稳定悬浮实验53-57
• 5.2.1 混合式磁轴承悬浮失控测试分析53-54
• 5.2.2 混合式磁轴承稳定悬浮测试分析54-57
• 5.3 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-65
• 致谢65

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1 邓超,李卓棠,吴佩芳;磁轴承中磁路设计问题的研究[J];上海大学学报(自然科学版);2002年06期

2 ;磁悬浮轴承无机械磨损[J];企业技术开发;2008年02期

3 朱q

本文编号：379803