磁悬浮轴承支承参数的辨识方法研究

发布时间：2017-07-26 07:22

  本文关键词：磁悬浮轴承支承参数的辨识方法研究

  更多相关文章： 不平衡响应 冲击响应 磁悬浮轴承 刚度 阻尼

【摘要】：磁悬浮轴承作为新型支承部件，具有传统轴承无法比拟的优势，现已应用到诸多领域中。由于其刚度、阻尼参数具有在线可调性，磁悬浮轴承支承特性对系统的动态特性具有更为重要的影响，因此，磁悬浮轴承支承参数的识别是磁悬浮技术研究的重要组成。本文主要研究不平衡激励、冲击激励下，磁悬浮轴承刚度与阻尼参数的辨识方法。 首先从磁悬浮轴承—转子系统的结构与工作原理出发，说明了磁悬浮轴承刚度阻尼参数的定义，分析了电磁力的线性化、刚度阻尼参数的公式推导过程及支承参数对临界转速的影响。 简要介绍了边界元法的基本原理，通过有限元仿真识别出赋予的磁悬浮轴承直接支承参数与耦合支承参数，讨论了不同偏心质量对刚度阻尼参数辨识的影响；在试验中，辨识出本文试验台所用磁悬浮轴承的所有刚度阻尼参数，并分析支承参数与偏心质量、激励频率之间的关系。 不同于不平衡响应辨识方法，基于冲击响应的参数辨识方法是以力锤为激励源，，对转子施加瞬态锤击力，提取激励信号、转子位移响应，结合冲击响应理论公式计算支承参数。首先运用MSC.Nastran和Matlab对文中试验台所用磁悬浮轴承进行仿真分析，验证了该方法的可行性与准确性；然后，将该方法应用到五自由度磁悬浮轴承—转子试验台进行试验研究，鉴于所测位移信号包含残余不平衡干扰及外界高频干扰，本文给出详细滤波方法，以提取完整的冲击响应信号，在Matlab中获得激励与位移响应的幅值相位信息后，最终辨识出定转速下磁悬浮轴承的直接、耦合刚度阻尼参数。
【关键词】：不平衡响应 冲击响应 磁悬浮轴承 刚度 阻尼
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 注释表13-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 引言15
• 1.2 本课题的研究目的、意义和目标15
• 1.3 磁悬浮轴承的发展与现状15-16
• 1.4 磁悬浮轴承动态特性、支承参数的研究16-19
• 1.4.1 磁悬浮轴承转子系统的动力学特性研究16-17
• 1.4.2 磁悬浮轴承支承参数的研究17-18
• 1.4.3 基于不平衡响应的传统轴承的刚度阻尼辨识18-19
• 1.4.4 基于冲击响应的传统轴承的刚度阻尼辨识19
• 1.5 本文的课题来源与目标19-20
• 1.6 本论文的研究内容20-21
• 第二章 磁悬浮轴承-转子系统的基本理论21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 磁悬浮轴承—转子系统的结构及原理21-23
• 2.2.1 磁悬浮轴承—转子系统的结构及功能21-22
• 2.2.2 磁悬浮轴承—转子系统的工作原理22-23
• 2.3 磁悬浮轴承转子系统的支承参数23-28
• 2.3.1 磁悬浮轴承支承参数的定义23-24
• 2.3.2 磁悬浮轴承电磁力的线性化24-25
• 2.3.3 单自由度磁悬浮轴承—转子系统的刚度与阻尼25
• 2.3.4 五自由度磁悬浮轴承—转子系统的刚度与阻尼25-28
• 2.4 支承参数对临界转速的影响分析28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 边界元法辨识磁悬浮轴承的刚度阻尼参数30-51
• 3.1 引言30
• 3.2 边界元法理论简介30-31
• 3.2.1 课题组前期研究基础与本文的工作30
• 3.2.2 轴承—转子系统的边界积分方程30-31
• 3.3 磁悬浮轴承支承参数识别的仿真分析31-41
• 3.3.1 边界积分方程实例分析31-33
• 3.3.2 加权函数33-35
• 3.3.3 求解支承参数35-36
• 3.3.4 仿真结果分析36-41
• 3.4 磁悬浮轴承刚度阻尼识别的试验分析41-48
• 3.4.1 试验原理与设备介绍41-42
• 3.4.2 不同偏心质量对参数识别的影响42-45
• 3.4.3 耦合参数识别结果与分析45-48
• 3.5 边界元法与传递矩阵法辨识结果对比48-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 基于冲击响应的磁悬浮轴承刚度阻尼的辨识51-67
• 4.1 引言51
• 4.2 磁悬浮轴承刚度阻尼辨识的理论过程51-56
• 4.3 仿真识别56-66
• 4.3.1 仿真流程56
• 4.3.2 基于冲击响应的磁悬浮轴承刚度阻尼辨识的算例仿真56-59
• 4.3.3 条件数的计算59-60
• 4.3.4 辨识结果及误差分析60-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 基于冲击响应的磁悬浮轴承刚度阻尼辨识试验67-100
• 5.1 引言67
• 5.2 试验平台介绍67-70
• 5.2.1 试验仪器设备介绍67-69
• 5.2.2 转子结构参数69-70
• 5.3 试验过程70-72
• 5.4 冲击响应数据处理72-79
• 5.4.1 冲击响应信号处理73-74
• 5.4.2 位移响应信号处理74-79
• 5.5 试验辨识结果79-99
• 5.5.1 80Hz 转速辨识结果79-88
• 5.5.2 100Hz 转速辨识结果88-99
• 5.6 与不平衡响应辨识结果的比较99
• 5.7 本章小结99-100
• 第六章 总结与展望100-102
• 6.1 本文的主要工作100
• 6.2 后续研究及展望100-102
• 参考文献102-107
• 致谢107-108
• 攻读硕士学位期间发表论文108-109
• 附录109-114

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨静,虞烈;电磁轴承过临界转速的非线性极点配置[J];轴承;2002年11期

2 陈双桥;蒋学武;吴新跃;;采用边界元法测试轴承的动态刚度和阻尼[J];海军工程大学学报;2008年03期

3 谢振宇,徐龙祥,李迎,丘大谋,虞烈;磁悬浮轴承转子系统动态特性的实验研究[J];航空动力学报;2004年01期

4 沈钺,虞烈;主动磁轴承—转子系统的动态结构参数辨识[J];机床与液压;2001年06期

5 张钢,李松生,张建生,杨新洲,虞烈,谢友柏;磁悬浮轴承-转子系统的机电耦合动力学模型[J];机械科学与技术;2003年S1期

6 谢振宇,徐龙祥,李迎,丘大谋,虞烈;磁悬浮轴承转子系统的稳定性及动态特性分析[J];机械科学与技术;2004年07期

7 汪希平,朱礼进,于良,王文,王小静,张直明,万金贵;主动磁轴承转子系统动力学特性的研究[J];机械工程学报;2001年11期

8 毕士华,黄文虎,荆武兴,郑钢铁;油膜轴承动态特性参数及转子不平衡的统一识别[J];强度与环境;1995年02期

9 赵雷,丛华,赵鸿宾;可控磁悬浮轴承刚度与阻尼特性研究[J];清华大学学报(自然科学版);1999年04期

10 白金刚;张小章;张剀;戴兴建;赵雷;;磁悬浮储能飞轮系统中的磁轴承参数辨识[J];清华大学学报(自然科学版)网络.预览;2008年03期

本文编号：575256