磁悬浮轴承重构过程中PID控制参数对刚度的影响研究

摘要

冗余设计是提高磁悬浮轴承可靠性的最有效途径和方法。具有冗余结构的磁悬浮轴承重构后的刚度是磁悬浮轴承最重要的技术指标，它决定着所支承转子的动力学特性。本文研究控制参数对磁悬浮轴承重构刚度的影响。
　　首先，本文介绍了磁悬浮轴承刚度和容错控制方面的国内外发展现状。介绍了磁悬浮轴承的容错控制的重要意义，以及磁悬浮轴承线圈失效后的刚度变化情况，推导了磁悬浮轴承以单磁极对和差动连接方式工作时等效刚度的理论公式。理论表明：控制器参数、功率放大器和传感器的增益、频率都是影响等效刚度的因素。
　　其次，在MATLAB/Simulink中建立磁悬浮轴承系统的数学模型，分析了重构过程中控制参数对磁悬浮轴承性能的影响。仿真结果显示：控制参数在一定的范围内，可以满足磁悬浮轴承系统稳定地从正常状态过渡到失效状态。然后对磁悬浮轴承刚度的测试进行了仿真分析，将仿真测试出的磁悬浮轴承刚度与理论公式计算得到的刚度值进行对比,结果表明两者具有较好的一致性。通过调整控制参数的方法，测试了不同控制参数对应的刚度值。此外，还研究了差动连接的磁悬浮轴承系统不同失效形式下的重构过程以及刚度的变化。结果表明，磁悬浮轴承系统在一定的控制参数范围内能够完成重构并且保持刚度不变。
　　最后，在一个单自由度磁悬浮轴承重构实验装置上进行了重构以及刚度测量实验，对上述理论分析进行实验验证。当磁悬浮系统以单磁极对方式工作时，得出在线圈失效后可以完成重构过程的控制参数范围。然后对磁悬浮轴承的刚度进行测试，得出失效前与失效后的刚度值。此外，还研究了差动连接的磁悬浮轴承系统不同失效形式下的重构过程以及刚度的变化。结果表明，磁悬浮轴承系统在一定的控制参数范围内能够完成重构并且保持刚度不变。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2磁悬浮轴承故障分析

1.3 与本论文相关的国内外发展现状

1.4 本论文的研究意义、目的和内容

1.5 本论文的主要研究内容

第二章 磁悬浮轴承工作原理及其刚度分析

2.1 磁悬浮轴承原理

2.2 磁悬浮轴承的等效刚度

2.3 磁悬浮轴承线圈失效后刚度变化

2.4 本章小结

第三章 单磁极对磁悬浮轴承系统重构仿真研究

3.1 磁悬浮轴承重构可行参数范围

3.2 刚度测量

3.3 刚度补偿

3.4 本章小结

第四章 单磁极对磁悬浮轴承系统重构实验研究

4.1 重构过程实验

4.2 刚度测量

4.3 刚度补偿

4.4 本章小结

第五章 差动连接磁悬浮轴承系统重构研究

5.1 差动连接磁悬浮轴承系统重构

5.2 差动连接磁悬浮轴承系统刚度补偿

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢