磁悬浮轴承研究现状与发展

磁悬浮轴承研究现状与发展

一、磁悬浮轴承研究的现状与发展(论文文献综述)

刘贺[1](2021)在《主动磁悬浮轴承的H∞控制研究》文中进行了进一步梳理磁悬浮轴承技术作为一种新型支撑技术,基于磁场力实现轴承定、转子之间的非接触支撑,无需润滑即可消除传统滚珠轴承由于机械摩擦而产生的能量损耗,在高速、高温等工况下有着广阔的应用前景。本文选取能够产生可控电磁力的主动磁悬浮轴承进行研究,具体工作如下:首先,建立主动磁悬浮轴承系统的磁路模型,在忽略漏磁、磁滞等非线性因素的条件下,求解出气隙中磁密的表达式,之后根据场能理论推导出单自由度磁悬浮轴承电磁力的线性化计算公式,采用差动控制方法,将其推广到多自由度下的磁悬浮轴承控制系统,基于刚体转子假设,建立了磁悬浮轴承转子动力学模型。然后,针对主动磁悬浮轴承系统存在低频段扰动以及系统高频段所存在的模型不确定性等问题,选取具有强鲁棒性能的H∞控制方法以增强磁悬浮系统的鲁棒性。在阐述了H∞标准控制的构成以及混合灵敏度控制加权因子的选取原则后,建立了主动磁悬浮轴承系统混合灵敏度H∞控制器,在此基础上于Matlab中搭建了主动磁悬浮轴承H∞控制系统的Simulink仿真模型,并与传统PID控制模型进行对比实验分析。最后,为验证主动磁悬浮轴承H∞控制系统的实际性能,设计了一套磁悬浮系统实验平台,主要包括功率电路、驱动及隔离电路、信号采样电路、基于DSP的主控电路等模块,负责算法处理、输出控制信号、功率放大等,采用电涡流位移传感器检测磁悬浮轴承转子的位移信息。随后进行了主动磁悬浮轴承系统的悬浮实验,结果表明,本系统所设计的H∞控制器具有良好的控制性能,能够实现主动磁悬浮轴承转子的稳定悬浮。实验结果同时验证了H∞控制在应对外界扰动等问题有较强的稳定性,但需要消耗大量的数字计算资源,因此不断优化程序对于提高系统性能具有十分重要的意义,为后续进一步的研究和应用提供了参考。

段一戬[2](2021)在《十二极异极径向混合磁悬浮轴承的研究》文中指出混合磁悬浮轴承将主动磁悬浮轴承与被动磁悬浮轴承的优点相结合,具有漏磁小和功耗低的优点。以上特点使混合磁悬浮轴承日益广泛地应用于鼓风机、超高速离心机、飞轮储能、人工心脏等领域。但由于混合磁悬浮轴承在正常工作时,偏置磁场与控制磁场共存,且磁路较为复杂。目前许多传统的混合磁悬浮轴承仍然存在耦合较大、动刚度不足等问题。针对此问题,本文的主要研究内容概述如下:(1)提出了一种十二极异极径向混合磁悬浮轴承的结构,并且基于等效磁路法建立了十二极异极径向混合磁悬浮轴承的等效磁路模型,继而推导出了电磁力-电流/位移的数学关系式。然后以最大承载力为目标对十二极异极径向混合磁悬浮轴承进行了的结构参数设计,并通过有限元仿真计算验证了等效磁路模型的正确性与结构参数的合理性。(2)采用Magnet软件对十二极异极径向混合磁悬浮轴承进行了电磁场仿真分析,证明了十二极异极径向混合磁悬浮轴承磁场分布均匀,并且控制磁通与偏置磁通重合度较高。其次开展了对十二极异极径向混合磁悬浮轴承在控制绕组电流变化或转子铁心位移时的磁极间耦合情况的研究,并与八极异极径向混合磁悬浮轴承进行对比。Magnet仿真结果表明,十二极异极径向混合磁悬浮轴承相比于八极异极径向混合磁悬浮轴承有着耦合小的优点。(3)介绍了一种Magnet-Simulink联合仿真的方法。通过此方法能够将对十二极异极径向混合磁悬浮轴承开展的理论分析、有限元仿真分析与控制仿真分析有效结合,更为直观与便捷的评判在加入相应控制策略后十二极异极径向混合磁悬浮轴承系统的控制绕组电流、控制绕组电磁力、转子位移、转子速度等参数的优劣,并与八极异极径向混合磁悬浮轴承系统进行比较。Magent-Simulink联合仿真结果表明,十二极异极径向混合磁悬浮轴承相比于八极异极径向混合磁轴承,具有功耗低、耦合小、结构动刚度大、悬浮性能与支撑性能更为良好的优点。(4)搭建了十二极异极径向混合磁悬浮轴承测试台,并开展了对十二极异极径向混合磁悬浮轴承在控制绕组电流变化与转子位移时,定子磁极对应的气隙中磁感应强度变化趋势与耦合情况的实验研究。实验结果表明,十二极异极径向混合磁悬浮轴承在控制绕组电流变化和转子位移变化时,气隙中磁感应强度-电流/位移特性曲线的线性度良好,且磁极间耦合较小。

琚超[3](2021)在《磁悬浮轴承在托辊上的应用研究》文中进行了进一步梳理带式输送机作为散装物料输送的主要设备之一,因其结构简单,可应用场景广泛,成本低廉,有运量大、运输距离长、可持续运输等特点,所以被广泛应用于煤矿、金属矿、码头、机场、物流、钢铁以及食品等各个行业。随着国家2006年“节能减排”政策的提出,长距离,大运量,低能耗,已经成为带式输送机发展的必然趋势。而传统带式输送机发展到今天,许多难以避免的问题一直存在,其中因传统托辊旋转阻力大而导致的高能耗问题就非常典型。有研究表明,传统带式输送机在输送过程中,大部分的能耗都与托辊有关,这其中主要是托辊自身回转产生的摩擦及托辊与输送带之间的摩擦,而这两种摩擦,都属于非有效摩擦,理论上应尽量减小,而对传统托辊的研究,却无法从根本上减小或者避免这两种摩擦。这就造成了传统托辊输送量的不稳定及大量的能源浪费,因此,解决托辊的摩擦问题,合理调节带速,降低能耗,就显得迫在眉睫。本文从托辊的现实问题出发,结合近年来研究越来越广泛的磁悬浮轴承,利用磁悬浮轴承无机械接触,结构简单,低能耗的特点,设想并提出将其应用到传统托辊中,代替传统机械轴承,以解决传统托辊因自身回转产生的摩擦导致的能耗问题。首先选用无源式磁轴承,并采用推力球轴承辅助支承,解决磁轴承中因磁环轴向偏移导致的不稳定问题。然后采用等效磁荷法,建立磁环的承载特性数学模型,并通过COMSOL Multiphysics软件进行有限元分析,对磁环从磁环充磁方向、磁环对数、叠加方式、气隙大小四个方面进行分析选择。结合理论计算,确定内外磁环最佳的配置形式,使其能够满足承载需求。同时对托辊相关结构进行设计,完善托辊结构。经有限元与理论结合论证显示,磁悬浮轴承代替传统机械轴承,应用到托辊中,能有效减小旋转阻力,提高带速,可以达到减小阻力,减少能耗,实现环保的预期目标,但成本问题一直存在,因条件及本人能力所限,仍有一些问题没有解决。本课题的内容可为未来磁悬浮托辊在带式输送机的应用研究中,提供一定参考。

陈嘉鑫[4](2021)在《磁悬浮轴承控制策略研究》文中认为磁悬浮轴承是一种新型的无接触、高转速、低损耗的高性能轴承,已被广泛应用于真空、透平机械、医疗等重要领域。因其广阔的发展前景,磁悬浮轴承控制系统不断向低成本、高性能、高可靠性的方向发展,算法的研究越来越接近于现代化水平。本文针对一个五自由度的磁悬浮轴承数字控制系统,从控制算法、硬件设计、软件设计和实验四个部分进行探讨和研究:首先,对一个五自由度磁悬浮轴承进行数学建模,研究了轴向磁悬浮轴承的PID控制算法,并对径向非线性耦合的磁悬浮轴承系统进行基于反步控制理论的反步控制器设计,通过MATLAB仿真研究,验证了算法的有效性,同时根据系统参数,模拟转子转动状态下的扰动力,验证了算法的抗扰动能力。然后,对磁悬浮轴承控制系统进行设计,硬件部分完成了基于DSP实现的数字控制系统设计,根据系统性能要求,选择了包括控制器、传感器和功率放大器三个模块的合适的核心器件,着重对功率放大器及其驱动电路进行PSIM仿真研究,仿真结果验证了电路的可靠性,在此基础上完成了整个系统的硬件电路设计。再次,完成了基于CCS7.2.0平台的主程序、模/数转换、脉宽调制等模块程序设计,包括各模块的初始化和配置以及PID控制算法子函数的设计。最后,搭建了磁悬浮小球的实验平台,完成了自制电感线圈的PI电流控制实验,实验结果表明电流响应速度快,有效抑制了稳态误差,取得了很好的控制效果,完成了 PID控制小球悬浮的实验,系统的稳定性和抗扰动能力较好,实验结果验证了所调试的硬件电路和软件程序的可靠性。

王文军[5](2021)在《磁悬浮轴承多自由度转子系统的协同控制研究》文中研究指明磁悬浮轴承凭借磁场作用和转子不产生接触,无需润滑,所以没有油污、摩擦和磨损的问题,使用寿命长,应用前景广泛。磁轴承支承转子系统是一个多自由度、高度耦合的非线性系统,数学模型复杂,大多数控制方法都是先对数学模型进行解耦或线性化等简化处理再进行控制,其中最常用的方法就是PID控制,这种控制方法简单且控制效果尚可,但应对外界干扰时表现较为一般。当出现负载不确定且大范围变化时,就要寻求另一种较为先进的控制方式,于是论文提出了一种新型的针对电磁轴承的控制方法—协同控制,其广泛应用于多无人机、多电机等多个体间协同运作的场合,而且基于协同控制理论设计出的控制系统具有抗扰动的鲁棒性和系统控制稳态性好等优点,适用于非线性、强耦合的系统,而且算法简单,易实现数字控制。因此论文探究将协同理论应用于磁悬浮轴承控制系统的设计,并与最典型的PID控制进行仿真与实验对比分析。首先,论文展示了磁悬浮轴承支承转子系统的一般模型,对磁轴承的工作原理和转子受力进行了分析,给出磁轴承的磁力与电压方程,并建立了系统的转子动力学方程和状态空间模型。从系统的动力学方程可以看出,磁悬浮轴承转子支承驱动系统是一个多阶、强耦合的系统;磁悬浮轴承支承转子动力学系统的状态方程可视为一个6输入6输出的16阶矩阵,各自由度上的位移、电流均与电磁力呈非线性关系,各自由度之间也通过转子转动严重耦合在一起。为实现解耦控制,论文根据逆系统理论和Interactor算法,求得磁悬浮轴承转子动力系统是可逆的,然后由状态方程求得逆系统的输出方程以及解耦控制律,将逆系统与原系统串联构成伪线性解耦控制系统,实现了对原系统的线性化解耦。然后,论文应用协同控制理论,通过构造被控系统的宏函数、确定系统的协同控制律,构建了基于协同控制策略的轴向单自由度系统以及多自由度系统的闭环控制器,然后采用MATLAB/Simulink软件对磁悬浮轴承支承转子系统分别进行了 PID解耦线性控制与非线性协同控制建模,并完成了仿真对照。仿真结果表明:不论是轴向单自由度系统还是多自由度系统,经过逆系统解耦线性化后使用PID进行控制,不管是稳定性还是响应速度、跟随特性,均不如直接使用协同控制的效果优越。与传统PID控制策略相比,协同控制系统具有无超调且响应速度快、抗负载干扰的鲁棒性强、稳态性能好等优点,具有更好的动态性能和稳态性能。在理论与仿真的基础上,完成磁悬浮轴承支承转子控制系统的硬件以及软件设计,并完成实验台的调试与测试,实验结果表明:无论是在转子起浮、稳定悬浮还是应对干扰等方面,协同控制相比PID控制都具有更高的控制精度、更好的鲁棒性与动态性能。

艾立旺,张国民,靖立伟,李娜,许孝卓,张希甲[6](2021)在《超导体在低温液体泵中的应用研究与发展现状》文中指出由于低温液体泵固有的低温工作环境可为超导材料提供冷却条件而省去制冷系统,将超导材料应用于低温液体泵具有显着优势。本文针对高可靠性低温液体泵在低温流体输送中的应用需求,介绍了传统低温液体泵的应用背景及其存在的问题; 总结了国内外超导技术应用于低温液体泵的研究现状,详细讨论了低温泵用超导电机、低温泵用超导磁悬浮轴承和其他结构超导低温泵的研究热点和发展趋势; 在此基础上,提出一种轴向磁通盘式电机驱动的超导磁悬浮低温潜液泵。其离心泵叶轮和盘式电机转子在超导磁悬浮轴承系统的悬浮支撑下可实现无接触转矩传动和无摩擦旋转运行,该新型结构超导磁悬浮低温潜液泵在结构上具有独特优势,其研发对推动超导低温液体泵技术具有促进作用。

张静[7](2020)在《气磁悬浮轴承结构设计与性能分析》文中进行了进一步梳理本文结合气体轴承和磁轴承各自工作的优点,取长补短,提出了一种新型结构的气磁轴承支承系统。通过合理设计对称的气磁轴承结构,使气悬浮和磁悬浮的合力共同作用到主轴的同一个轴截面上,从而简化了主轴支撑系统的承载设计,有利于轴承系统的选配与承载控制。论文围绕该轴承系统重点进行了静态性能和动态性能的分析研究,具体研究内容如下:(1)将气、磁两种轴承支承结构通过合理的结构布置和融合,使轴承两种承载的合力可以作用到同一主轴轴截面上,简化了轴承系统的选配设计难度。论文阐述了该气磁轴承的工作原理,并介绍了轴承系统中径向气磁悬浮轴承和轴向气磁悬浮轴承的具体结构,给出气磁轴承的节流器数目、轴承长度、磁极数等主要结构的参数。(2)通过对气体轴承的气体流速、节流器流量、压力分布进行理论分析,得出气磁轴承气体支承部分的静承载能力;通过对电磁轴承的磁拉力进行理论分析,得到电磁轴承承载的差动控制模型。最后将气、磁力进行整合推出气磁轴承的总承载性能。进而利用CFX软件分析不同厚度气膜的静态承载性能,包括偏心率、供气压力对型度和承载力的影响,确定承载性能最佳的气膜工作参数。通过Ansoft Maxwell软件分析不同参数下磁悬浮支承部分的磁感应强度分布,确定轴承磁悬浮部分最佳承载性能下的线圈工作参数。最后将气、磁两部分支承作用的结果以压力形式叠加作用到主轴上进行多物理作用耦合,得到在气体压力范围给定工况下主轴变形量随着偏心率、电流和压力增加而变化的规律。研究表明在气磁轴承作用下主轴将受到复杂的拉压应力作用,这可能会影响到主轴的工作寿命。(3)对气磁悬浮轴承动力学模型进行理论推导,建立了气磁悬浮轴承主轴系统的动力学模型。针对轴承高速运转产生的涡动影响开展研究,分析了主刚度、交叉刚度、主阻尼和交叉阻尼与转速和偏心率之间的关系,研究表明轴承在高速运转时气体轴承的主阻尼可以忽略不计。最后分析了转子在自由模态下和施加约束模态下的固有频率与临界转速,结果表明本论文设计的气磁悬浮轴承能够满足高速工作要求。

吴晓晨[8](2020)在《磁液双悬浮轴承静态分岔与Hopf分岔研究》文中认为磁液双悬浮轴承由电磁支承和静压支承两套系统组合而成,承载能力和支承刚度得到了明显提升。但是由于静压支承系统与电磁支承系统均为非线性支承系统,且两系统相互影响、互相耦合,更加剧了系统的非线性。因此磁液双悬浮轴承系统为强非线性系统,在运行过程中会发生一些非线性振动问题,如静态分岔行为、Hopf分岔行为,影响系统的运行稳定性和可靠性。因此本文主要推导磁液双悬浮轴承系统的数学模型、分析各参数对静态及其Hopf分岔行为的影响规律。本文主要研究内容如下:(1)针对磁液双悬浮轴承系统的非线性振动问题,首先根据麦克斯韦电磁吸引力公式和Navier-Stokes方程,建立单自由度支承系统初始状态非线性数学模型。然后考虑轴承系统工作时油膜厚度、气隙、支承腔流量和线圈电流的变化,在初始状态数学模型基础上推导工作状态下的单自由度支承系统非线性数学模型。(2)基于磁液双悬浮轴承系统工作状态数学模型,根据静态分岔理论分析单参数变化时系统静态分岔行为变化规律,确定发生静态分岔行为的参数范围,得到参数变化时系统平衡奇点性质的转换规律。通过Matlab仿真得到系统相轨迹曲线、x-t图和吸引盆对理论计算结果进行验证。(3)以单参数对静态分岔行为影响规律为基础,对系统静态分岔行为进行更加深入的研究。得到两个参数同时变化时系统静态分岔行为变化规律,确定发生静态分岔行为的参数组合范围,得到两个参数同时变化时系统平衡奇点性质的转换规律。通过Matlab仿真得到系统相轨迹曲线、x-t图和吸引盆对理论计算结果进行验证。(4)基于前一部分推导的非线性数学模型,根据Hopf分岔理论分析参数变化时系统Hopf分岔行为变化规律,判断系统发生Hopf分岔行为的参数范围。通过仿真得到系统相轨迹曲线与x-t图,对理论计算结果进行验证。

刘曌昱[9](2020)在《平面精密磁悬浮轴承鲁棒控制研究》文中研究指明近年来,科学技术水平不断提高创新,不断产生新兴技术,但人们也开始发现,科技发展逐渐在达到边沿,需要制造更加精密的仪器设备和元件突破壁垒,因此半导体加工技术开始凸显其独特的意义,平面磁悬浮轴承无需接触,因其独特的结构,具有精度高,无摩擦,多自由度,可不借助其它媒介在真空环境进行作业等诸多优点,所以,有望成为光刻机工作台部分的重要组件,但是,平面磁悬浮轴承本身具有强耦合,其模型以及参数具有不确定性,容易受到外部非线性干扰,鲁棒性能难以保证。随着控制技术的进步,如果采用合理的控制策略可有效解决上述问题。因此,平面磁悬浮轴承的控制策略也成为近年来研究的热点问题。本文的主要研究工作分为以下几个方面:首先,进行了相关资料的查阅,对平面磁悬浮轴承国内外的研究现状进行了了解,包括了平面电机以及其支撑方式等内容,通过进行类比,分析了磁悬浮轴承的基本结构原理和平面电机的基本结构原理,以及不同种类的磁悬浮平台定位。然后,对平面磁悬浮轴承进行了具体的分析,因此也对转矩和磁路的相关的部分内容进行学习,运用了反步法的思想和比例积分微分控制等方法,进一步对磁悬浮轴承的悬浮位置控制以及磁悬浮的推力控制等方面进行研究,利用传感器技术确定T型动子在y方向的坐标,以及转角值,进行推导计算,建立其数学模型。再次,对平面磁悬浮轴承的控制策略进行分析,针对一般的控制策略中控制器的参数往往保持固定这一情况,阐述了自适应控制可以在线辨识实现更新的思想,运用反步法的思路,对自适应控制器进行分析,在受到扰动是可能会受到不良影响,针对该方法存在的不足,对确定性鲁棒控制的思想进行了分析,验证其可以对干扰起到抑制作用。最后,对几种控制方法进行分析,为了综合其优点,达到较好的控制效果,提出新的控制方法,一种自适应鲁棒控制的方法,将其应用在平面磁悬浮轴承上,仿真实验,证明其抗扰能力和跟踪性能等都有所改善,鲁棒性有所提高。

邵嘉杞[10](2020)在《基于柔性支承的磁悬浮支承系统动态特性研究》文中研究指明磁悬浮支承技术是对传统支承技术的一次革命,与传统支承技术相比,其因显着优势被广泛应用于现代工业生产中,磁悬浮列车和磁悬浮轴承是其中最典型的应用,分别代表直线型磁悬浮系统和旋转型磁悬浮系统。国内外针对支承部件对磁悬浮性能影响的研究和应用,多为支承部件对磁悬浮支承转子系统动力学特性研究和通过阻尼器改变支承参数对磁悬浮支承性能影响研究,而外界激振干扰对磁悬浮系统性能影响的研究较少,但在实际生产生活中,任何系统都将受到来自外界的正弦激励、随机激励或阶跃激励的干扰,直接影响到磁悬浮系统的支承特性,限制磁悬浮支承技术的应用于发展。因此,有必要对该课题进行研究。本文主要研究内容如下:本文首先介绍了磁悬浮支承技术的发展背景,根据目前磁悬浮支承技术的研究现状,提出支承部件对磁悬浮系统性能影响研究存在的问题。基于单自由度磁悬浮小球建立质量-弹簧-阻尼动力学模型,推导了柔性支承基础下单自由度磁悬浮系统模型的状态空间方程,采用数值分析法在MATLAB中的simulink模块下进行仿真研究。其次,在此基础上,研究支承部件对多自由度磁悬浮系统性能影响,引入实际工业产品中的磁悬浮列车、磁悬浮盘片和磁悬浮轴承分别建立二自由度、三自由度和五自由度的磁悬浮系统模型,研究其支承部件的结构参数以及系统的控制参数对系统动力学特性的影响,采用不同的支承基础调节结构参数,通过PID控制器调整控制参数。为了简化研究过程,忽略了磁悬浮系统中的耦合参数和漏磁等影响。最后,基于实验室现有条件,采用三自由度下的磁悬浮盘片系统实验装置,验证地面激振对三自由度磁悬浮系统的性能影响和仿真分析的可靠性,通过实验结果与仿真结果的对比分析,存在一定的误差,分析原因可能是对物理模型、仿真参数以及控制系统进行了合理简化,实验结果与仿真结果基本吻合。本文的研究工作是为了使磁悬浮支承系统在外界地面激振条件下保持支承特性的稳定,以期为磁悬浮系统在高端装备的广泛应用提供一定的技术支撑。

二、磁悬浮轴承研究的现状与发展(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、磁悬浮轴承研究的现状与发展(论文提纲范文)

(1)主动磁悬浮轴承的H∞控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的目的和意义
    1.2 磁悬浮轴承技术的应用现状
    1.3 磁悬浮轴承技术的控制方法研究现状
    1.4 课题主要研究内容及章节安排
    1.5 本章小结
2 主动磁悬浮轴承的基本理论及数学模型
    2.1 引言
    2.2 主动磁悬浮轴承的磁路计算与电感模型
        2.2.1 磁密的计算
        2.2.2 等效电感的计算
    2.3 单自由度磁悬浮轴承的线性化模型
        2.3.1 电磁力的计算及其线性化
        2.3.2 差动控制下磁悬浮轴承的线性化模型
    2.4 主动磁悬浮轴承的转子动力学模型
    2.5 本章小结
3 基于H_∞的主动磁悬浮轴承控制器设计
    3.1 不确定系统
    3.2 H_∞标准控制及广义被控对象
        3.2.1 小增益定理
        3.2.2 H_∞标准控制
        3.2.3 广义被控对象
    3.3 频域不确定系统的混合灵敏度H_∞控制
        3.3.1 混合灵敏度优化问题
        3.3.2 混合灵敏度H_∞标准控制
    3.4 H_∞控制加权因子的选择
        3.4.1 灵敏度函数、补灵敏度函数加权因子的选取
        3.4.2 传递函数加权因子的选取
    3.5 主动磁悬浮轴承H_∞控制器设计
        3.5.1 状态空间描述
        3.5.2 主动磁悬浮轴承系统的状态空间模型
        3.5.3 主动磁悬浮轴承H_∞控制系统的仿真
    3.6 本章小结
4 主动磁悬浮轴承系统实验平台设计
    4.1 磁悬浮系统结构介绍
    4.2 磁悬浮系统电路设计
        4.2.1 功率电路
        4.2.2 驱动及隔离电路
        4.2.3 DSP控制器及A/D转换电路
    4.3 电涡流位移传感器
        4.3.1 电涡流位移传感器的结构及原理
        4.3.2 电涡流位移传感器的性能指标
    4.4 硬件电路整体实物图
    4.5 本章小结
5 主动磁悬浮轴承软件系统设计及实验结果分析
    5.1 主动磁悬浮轴承软件系统
    5.2 软件程序设计
        5.2.1 系统主程序设计
        5.2.2 中断服务程序设计
        5.2.3 H_∞控制算法的软件实现
    5.3 控制系统实验装置
    5.4 实验数据及结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间参与科研项目情况
致谢

(2)十二极异极径向混合磁悬浮轴承的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 电磁轴承技术的研究现状
        1.1.1 电磁轴承的分类
        1.1.2 电磁轴承控制器的研究现状
        1.1.3 电磁轴承刚度的研究现状
    1.2 混合磁悬浮轴承的研究现状
        1.2.1 同极混合磁悬浮轴承的研究现状
        1.2.2 异极混合磁悬浮轴承的研究现状
    1.3 存在的问题及课题的提出
    1.4 课题的研究意义与本文内容安排
第2章 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的结构参数设计与等效磁路模型分析
    2.1 异极径向混合磁悬浮轴承的基本结构
    2.2 十二极异极径向磁悬浮轴承的基本结构与工作原理
    2.3 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的等效磁路模型
    2.4 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的结构参数设计
        2.4.1 定子磁极面积
        2.4.2 控制绕组
        2.4.3 定转子结构参数
        2.4.4 定子嵌线槽
        2.4.5 结构参数
    2.5 电磁力-电流/位移特性曲线
    2.6 本章小结
第3章 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的Magnet仿真分析
    3.1 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的电磁场仿真
    3.2 耦合分析
        3.2.1 异极径向混合磁悬浮轴承在电流变化时的耦合对比
        3.2.2 转子位移变化时耦合情况分析
    3.3 本章小结
第4章 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的Magnet-Simulink联合仿真
    4.1 Magnet-Simulink联合仿真
    4.2 PID控制器参数整定
    4.3 异极径向混合磁悬浮系统的悬浮仿真
        4.3.1 位移响应分析
        4.3.2 电磁力响应分析
        4.3.3 速度响应分析
        4.3.4 平衡电流分析
    4.4 异极径向混合磁悬浮轴承系统联合仿真的结构动刚度分析
        4.4.1 冲击平衡仿真
        4.4.2 结构动刚度分析
    4.5 本章小结
第5章 十二极异极径向混合磁悬浮轴承的实验研究
    5.1 实验介绍
        5.1.1 十二极异极径向混合磁悬浮轴承测试台的组成
        5.1.2 实验平台的介绍
    5.2 霍尔传感器的标定
    5.3 气隙中磁感应强度检测实验与耦合分析
        5.3.1 定子单组磁极控制电流变化时耦合分析实验
        5.3.2 定子上磁极电流变化与左磁极电流1A时耦合分析实验
        5.3.3 定子上-左磁极控制电流变化时耦合分析实验
        5.3.4 转子在垂直方向位移时耦合分析实验
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文主要工作与创新点
    6.2 研究展望
参考文献
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢

(3)磁悬浮轴承在托辊上的应用研究(论文提纲范文)

中文摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 输送机的研究现状
        1.2.2 托辊的研究现状
    1.3 支撑方式的研究
        1.3.1 气垫式输送机
        1.3.2 磁垫式输送机
    1.4 磁悬浮轴承的研究现状
    1.5 本论文的研究任务
第二章 磁悬浮托辊的结构设计
    2.1 带式输送机的基本结构及工作原理
    2.2 托辊的介绍
        2.2.1 常见机械托辊的组成
        2.2.2 托辊的分类
    2.3 磁悬浮轴承选择
    2.4 磁悬浮托辊的结构设计
    2.5 密封结构与磁轴承支架的设计
        2.5.1 托辊的密封结构介绍及选择
        2.5.2 隔磁装置的设计
    2.6 本章小结
第三章 理论计算
    3.1 磁悬浮托辊的载荷计算
    3.2 无源磁悬浮轴承的简介
    3.3 磁悬浮轴承的结构及磁路设计
    3.4 磁悬浮托辊的数学模型建立
        3.4.1 单对磁环的数学模型建立
        3.4.2 磁环的承载特性研究
    3.5 本章小结
第四章 磁悬浮轴承的有限元分析
    4.1 软件简介
    4.2 麦克斯韦方程组
    4.3 磁场边界的条件
    4.4 磁悬浮托辊的有限元分析
        4.4.1 软件的基本设置
        4.4.2 磁悬浮托辊的有限元分析的准备工作
        4.4.3 磁悬浮托辊的充磁方向及叠加方式的研究
        4.4.4 磁环对数的选择与有限元分析
        4.4.5 磁悬浮轴承气隙的选择与有限元分析
    4.5 磁悬浮轴承的装配问题及轴承的推广
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢

(4)磁悬浮轴承控制策略研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 磁悬浮轴承研究背景及意义
        1.1.1 磁悬浮轴承简介
        1.1.2 国内外磁悬浮轴承的发展历程
    1.2 磁悬浮轴承控制系统研究现状
        1.2.1 磁悬浮轴承控制系统结构
        1.2.2 控制器
        1.2.3 位移传感器
        1.2.4 功率放大器
    1.3 磁悬浮轴承控制算法的研究现状
        1.3.1 PID控制算法
        1.3.2 现代控制算法
    1.4 论文的工作和主要内容
第2章 磁悬浮轴承的数学建模及控制算法研究
    2.1 磁悬浮轴承数学建模
        2.1.1 轴向磁悬浮轴承数学建模
        2.1.2 径向磁悬浮轴承数学建模
    2.2 轴向磁悬浮轴承PID控制研究
        2.2.1 PID控制原理分析
        2.2.2 PID控制算法分析
        2.2.3 PID控制算法仿真
    2.3 径向磁悬浮轴承反步法控制研究
        2.3.1 非线性耦合系统数学模型分析
        2.3.2 反步控制原理
        2.3.3 基于反步法的控制器设计
        2.3.4 反步控制算法仿真
    2.4 本章小结
第3章 磁悬浮轴承控制系统硬件设计
    3.1 磁悬浮轴承控制系统设计
        3.1.1 磁悬浮轴承控制系统结构
        3.1.2 磁悬浮轴承控制系统硬件电路结构
    3.2 DSP及其最小系统设计
        3.2.1 DSP的选型
        3.2.2 供电电路设计
        3.2.3 时钟电路设计
        3.2.4 JTAG接口电路设计
        3.2.5 复位电路的设计
    3.3 AD采样电路设计
        3.3.1 霍尔电流传感器
        3.3.2 AD采样电路
    3.4 功率放大器设计
        3.4.1 功率放大器主电路的设计
        3.4.2 功率放大器隔离驱动电路
        3.4.3 功率放大器电路仿真
        3.4.4 过流保护电路
        3.4.5 电源电路设计
    3.5 硬件电路板实物
    3.6 本章小结
第4章 磁悬浮轴承控制系统软件设计
    4.1 基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统软件开发
        4.1.1 TMS320F28069的应用
        4.1.2 基于CCS7.2.0的DSP软件开发平台
    4.2 基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统软件实现
        4.2.1 软件整体结构设计
        4.2.2 模/数转换模块
        4.2.3 脉宽调制模块
        4.2.4 控制算法程序设计
    4.3 本章小结
第5章 实验
    5.1 实验平台的搭建
    5.2 电流PI控制实验
    5.3 悬浮小球实验
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(5)磁悬浮轴承多自由度转子系统的协同控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 磁悬浮轴承的应用和发展概述
        1.1.1 磁悬浮轴承概念定义的演变
        1.1.2 国外磁悬浮轴承应用发展状况
        1.1.3 国内磁悬浮轴承应用发展状况
    1.2 磁悬浮轴承控制技术的研究现状
        1.2.1 线性控制
        1.2.2 非线性控制
    1.3 逆系统解耦方法与协同控制理论的研究和发展现状
        1.3.1 逆系统解耦方法
        1.3.2 协同控制理论
    1.4 本课题研究的主要内容
第2章 磁悬浮轴承支承转子系统的非线性数学模型
    2.1 磁悬浮轴承支承转子系统的结构及工作原理
    2.2 磁悬浮轴承支承转子的动力学模型
        2.2.1 转子的受力分析
        2.2.2 转子的动力学方程
    2.3 磁悬浮轴承的电磁模型
        2.3.1 磁悬浮轴承的电磁力方程
        2.3.2 磁悬浮轴承的驱动电压方程
    2.4 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的状态空间描述
    2.5 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的可逆性分析
    2.6 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的逆系统解耦伪线性化
        2.6.1 建立逆系统模型
        2.6.2 构建磁悬浮轴承支承转子动力学解耦伪线性系统
    2.7 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的解耦性能
    2.8 小结
第3章 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的协同控制
    3.1 协同控制理论简介
        3.1.1 协同控制算法简介
        3.1.2 协同控制器的设计
    3.2 轴向磁悬浮轴承单自由度系统的协同控制
        3.2.1 电流控制位移下的协同控制
        3.2.2 电压控制位移下的协同控制
    3.3 磁悬浮轴承支承多自由度转子动力学系统的协同控制
        3.3.1 构造多自由度被控系统的宏函数
        3.3.2 确定系统的协同控制律
        3.3.3 构建基于协同控制的系统模型
    3.4 小结
第4章 磁悬浮轴承支承转子动力学系统的协同控制仿真分析
    4.1 轴向磁悬浮轴承单自由度系统的协同控制仿真分析
        4.1.1 轴向磁悬浮轴承单自由度系统的协同控制仿真
        4.1.1.1 电流为输入的仿真
        4.1.1.2 电压为输入时的仿真
        4.1.2 轴向磁悬浮轴承单自由度系统的PID控制仿真
        4.1.3 轴向磁悬浮轴承单自由度系统的协同与PID控制仿真结果比较分析
    4.2 磁悬浮轴承支承多自由度转子动力学系统的协同控制仿真分析
        4.2.1 磁悬浮轴承支承多自由度转子动力学系统的协同控制仿真
        4.2.2 磁悬浮轴承支承多自由度转子动力学系统的协同与PID控制仿真结果比较分析
        4.2.2.1 质心位移响应特性
        4.2.3.2 转速响应特性
        4.2.3.3 电磁悬浮力响应特性
        4.2.3.4 轴心运动轨迹分析
    4.3 小结
第5章 磁悬浮轴承支承转子系统的协同控制实验研究
    5.1 硬件电路系统
        5.1.1 主芯片DSP28335
        5.1.2 功率电路器件的选用
        5.1.3 隔离模块设计
        5.1.4 采样电路设计
        5.1.5 硬件电路实物图
    5.2 软件系统
        5.2.1 软件的流程设计
        5.2.2 控制算法的实现
    5.3 控制系统实验平台
    5.4 转子静态起浮实验
    5.5 转子稳定悬浮实验
    5.6 转子扰动实验
    5.7 小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间发取得的研究成果
致谢

(6)超导体在低温液体泵中的应用研究与发展现状(论文提纲范文)

1 引言
2 低温液体泵的应用背景
    2.1 低温液体泵的应用
    2.2 传统低温液体泵存在的问题
3 超导技术与低温液体泵
    3.1 低温液体泵用超导电机
    3.2 低温液体泵用超导磁悬浮轴承
    3.3 其他结构的超导低温液体泵
4 亟待解决的问题与发展趋势
    4.1 超导低温泵亟待解决的问题
    4.2 超导低温泵的发展趋势
5 超导磁悬浮低温潜液泵
    5.1 基本结构
    5.2 工作原理
6 结论

(7)气磁悬浮轴承结构设计与性能分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 气磁轴承国内外研究现状
        1.2.1 气磁轴承国外发展状况
        1.2.2 气磁轴承国内发展状况
    1.3 现有气悬浮/磁悬浮轴承的工作原理
    1.4 本文研究内容
第2章 气磁悬浮轴承结构参数的设计
    2.1 气磁悬浮轴承主轴系统整体结构
    2.2 径向静压气磁轴承总体结构与工作原理
    2.3 轴向静压气磁轴承总体结构与工作原理
    2.4 本章小结
第3章 气磁悬浮轴承的静态特性分析
    3.1 径向气磁轴承静态特性分析
        3.1.1 径向气体悬浮支承部分的承载
        3.1.2 径向电磁支承的承载
        3.1.3 径向气磁轴承的承载
        3.1.4 径向气体轴承建模与前处理
        3.1.5 径向气体轴承计算结果分析
        3.1.6 径向磁轴承建模与前处理
        3.1.7 径向磁轴承计算结果分析
    3.2 径向气磁轴承耦合分析
        3.2.1 边界条件
        3.2.2 计算结果分析
    3.3 轴向气磁轴承静态特性分析
        3.3.1 轴向气体悬浮支承部分的承载
        3.3.2 轴向电磁支承的承载
        3.3.3 轴向气磁轴承的承载
        3.3.4 轴向气体轴承建模与前处理
        3.3.5 轴向气体轴承计算结果分析
        3.3.6 轴向磁轴承建模与前处理
        3.3.7 轴向磁轴承计算结果分析
    3.4 轴向气磁轴承耦合分析
        3.4.1 边界条件
        3.4.2 计算结果分析
    3.5 本章小结
第4章 气磁悬浮轴承的动态特性分析
    4.1 气磁轴承主轴系统动力学分析
    4.2 静压气体轴承动态特性理论分析
        4.2.1 动态特性计算结果分析
    4.3 转子的模态分析
        4.3.1 模态分析原理
        4.3.2 转子动力学理论
        4.3.3 有限元模型创建与前处理
        4.3.4 自由模态分析
        4.3.5 约束模态前处理
        4.3.6 约束模态结果分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(8)磁液双悬浮轴承静态分岔与Hopf分岔研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 磁悬浮轴承研究现状
        1.2.2 液体静压支承技术研究现状
        1.2.3 磁液双悬浮轴承研究现状
    1.3 课题主要研究内容
第2章 磁液双悬浮轴承系统非线性数学模型
    2.1 引言
    2.2 磁液双悬浮轴承系统工作原理
    2.3 磁液双悬浮轴承系统数学模型
        2.3.1 单自由度支承系统初始状态数学模型
        2.3.2 单自由度支承系统工作状态数学模型
    2.4 本章小结
第3章 单参数影响下的磁液双悬浮轴承静态分岔行为
    3.1 引言
    3.2 控制器参数影响下的静态分岔行为
        3.2.1 静态分岔参数范围与奇点特性
        3.2.2 相轨迹曲线x-t图及吸引盆分析
    3.3 i_0影响下的静态分岔行为
        3.3.1 静态分岔参数范围与奇点特性
        3.3.2 相轨迹曲线x-t图及吸引盆分析
    3.4 q_0影响下的静态分岔行为
        3.4.1 静态分岔参数范围与奇点特性
        3.4.2 相轨迹曲线x-t图及吸引盆分析
    3.5 h_0影响下的静态分岔行为
        3.5.1 静态分岔参数范围与奇点特性
        3.5.2 相轨迹曲线x-t图及吸引盆分析
    3.6 l影响下的静态分岔行为
        3.6.1 静态分岔参数范围与奇点特性
        3.6.2 相轨迹曲线x-t图及吸引盆分析
    3.7 本章小结
第4章 双参数影响下的磁液双悬浮轴承静态分岔行为
    4.1 引言
    4.2 q_0与i_0复合影响下的静态分岔行为
        4.2.1 静态分岔参数范围与奇点特性
        4.2.2 相轨迹曲线x-t图及吸引盆分析
    4.3 h_0与l复合影响下的静态分岔行为
        4.3.1 静态分岔复合参数范围与奇点特性
        4.3.2 相轨迹曲线x-t图及吸引盆分析
    4.4 本章小结
第5章 磁液双悬浮轴承系统Hopf分岔研究
    5.1 引言
    5.2 线圈电流i_0对Hopf分岔行为的影响
    5.3 油膜厚度h_0对Hopf分岔行为的影响
    5.4 i_0与h_0对Hopf分岔行为的复合影响
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间承担的科研任务与主要成果
致谢

(9)平面精密磁悬浮轴承鲁棒控制研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的意义
    1.2 国内外发展研究现状
        1.2.1 平面电机研究现状
        1.2.2 平面电机支撑方式研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
2 平面磁轴承的结构原理
    2.1 磁悬浮轴承的原理
    2.2 平面电机原理
    2.3 磁悬浮定位平台的研究
        2.3.1 磁悬浮定位平台概述
        2.3.2 磁悬浮定位平台分类分析
    2.4 本章小结
3 平面磁轴承数学模型
    3.1 引言
    3.2 转矩分析与磁路分析
    3.3 磁悬浮轴承悬浮位置研究
    3.4 磁悬浮轴承推力研究
    3.5 本章小结
4 平面磁悬浮轴承的控制策略
    4.1 引言
    4.2 自适应控制策略研究
    4.3 鲁棒控制策略研究
        4.3.1 确定性鲁棒控制
        4.3.2 自适应鲁棒控制
    4.4 期望补偿自适应鲁棒控制
    4.5 本章小结
5 总结与展望
参考文献
致谢

(10)基于柔性支承的磁悬浮支承系统动态特性研究(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 磁悬浮系统发展背景
        1.2.2 支承部件对磁悬浮系统性能影响
    1.3 存在的问题及课题的提出
    1.4 论文的课题支撑与研究工作
        1.4.1 论文的课题支撑项目
        1.4.2 论文研究内容与安排
第2章 支承部件对1 DOF磁悬浮系统性能影响研究
    2.1 引言
    2.2 柔性支承基础下单自由度磁悬浮系统建模
    2.3 柔性支承基础的结构参数对单自由度系统影响
        2.3.1 单自由度磁悬浮系统仿真模型
        2.3.2 柔性支承基础的刚度对单自由度系统影响
        2.3.3 柔性支承基础的阻尼对单自由度系统影响
        2.3.4 柔性支承基础的质量对单自由度系统影响
    2.4 柔性支承基础下控制参数对单自由度系统影响
        2.4.1 小球质量对单自由度系统影响
        2.4.2 控制参数p对单自由度系统影响
        2.4.3 控制参数d对单自由度系统影响
        2.4.4 控制参数i对单自由度系统影响
    2.5 本章小结
第3章 支承部件对多自由度磁悬浮系统的影响研究
    3.1 引言
    3.2 柔性支承基础下二自由度磁悬浮系统性能研究
        3.2.1 柔性支承基础下二自由度磁悬浮系统建模
        3.2.2 异构柔性支承基础对二自由度系统性能影响
        3.2.3 柔性支承基础下控制参数对二自由度系统性能影响
    3.3 柔性支承基础下三自由度磁悬浮盘片建模
        3.3.1 磁悬浮部件对三自由度系统性能影响
        3.3.2 柔性支承基础下控制参数对三自由度系统性能影响
    3.4 柔性支承基础下n自由度磁悬浮系统推广
        3.4.1 柔性支承基础下磁轴承转子建模
        3.4.2 n自由度磁悬浮系统模型推广
    3.5 本章小结
第4章 支承部件对磁悬浮系统性能影响实验研究
    4.1 引言
    4.2 支承部件对磁悬浮系统性能影响实验装置设计
    4.3 外界激励下磁悬浮系统的性能实验
        4.3.1 实验大纲
        4.3.2 实验结果分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
攻读硕士学位期间参与的项目

四、磁悬浮轴承研究的现状与发展(论文参考文献)

  • [1]主动磁悬浮轴承的H∞控制研究[D]. 刘贺. 大连理工大学, 2021(01)
  • [2]十二极异极径向混合磁悬浮轴承的研究[D]. 段一戬. 桂林理工大学, 2021(01)
  • [3]磁悬浮轴承在托辊上的应用研究[D]. 琚超. 太原科技大学, 2021(01)
  • [4]磁悬浮轴承控制策略研究[D]. 陈嘉鑫. 扬州大学, 2021(08)
  • [5]磁悬浮轴承多自由度转子系统的协同控制研究[D]. 王文军. 扬州大学, 2021(08)
  • [6]超导体在低温液体泵中的应用研究与发展现状[J]. 艾立旺,张国民,靖立伟,李娜,许孝卓,张希甲. 低温与超导, 2021(02)
  • [7]气磁悬浮轴承结构设计与性能分析[D]. 张静. 扬州大学, 2020(01)
  • [8]磁液双悬浮轴承静态分岔与Hopf分岔研究[D]. 吴晓晨. 燕山大学, 2020(01)
  • [9]平面精密磁悬浮轴承鲁棒控制研究[D]. 刘曌昱. 辽宁石油化工大学, 2020(04)
  • [10]基于柔性支承的磁悬浮支承系统动态特性研究[D]. 邵嘉杞. 武汉理工大学, 2020(08)

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磁悬浮轴承研究现状与发展
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