主动磁轴承

摘要： 为实现两自由度主动磁轴承的高精度、强鲁棒控制,提出了一种基于粒子群优化的自适应反演滑模控制器对磁轴承进行控制.利用自适应反演滑模控制器对外部环境干扰进行预估,实现对磁轴承的位移进行精准跟踪和悬浮力的低脉动稳定运行,并且能够有效避免传统滑模的抖振效应.但由于影响控制品质的控制器参数较多,为了提高控制系统的收敛速度与精度,引入粒子群算法来在线优化控制器的参数.仿真结果表明经过整定后的自适应滑模控制器具有良好的动态跟踪性能.

摘要： 针对由气体静压轴承作为支撑的气浮精密主轴存在承载力相对较小及可控性不高的问题,结合带有周向微通槽的气体静压轴承与基于增量式PID控制的主动磁轴承,设计一款气磁混合支撑主轴.为提高小孔节流气体静压轴承的承载力,将气体静压轴承内表面的稳压室用矩形、三角形、半圆形截面动压微通槽相连通,通过FLUENT仿真分析3种截面动压微通槽对轴承承载能力的影响;以主轴的回转精度为衡量标准,在Matlab Simulink中仿真分析增量式PID控制的主动磁轴承的性能.结果 表明:3种截面动压微通槽能有效提高气体静压轴承的承载能力,其中同等条件下矩形截面效果最好,可使轴承的承载力提高54％;基于增量式PID控制的主动磁轴承能够有效提高主轴的稳态响应速度及回转精度,使其在启动40s后保持0.2 μm的回转精度.

摘要： 风压紊乱是造成压缩机旋转失速、喘振等故障的直接原因,磁悬浮压缩机具有主动控制磁悬浮转子轴向位移对风压进行调控的优势.通过建立主动磁轴承轴向控制的动力学方程,首先,分析了磁悬浮转子稳定悬浮及轴向位移调整原理;其次,采用对磁悬浮压缩机风压性能有决定性影响的转速、叶轮高度、叶轮顶端间隙等参数,建立了磁悬浮压缩机叶轮顶隙与蜗壳出口风压之间关系的数学模型;最后,以30kW磁悬浮压缩机为实验对象,在叶轮顶隙分别改变0.1mm及0.2mm时,对出口风压及流量进行采集与分析.实验结果表明,磁悬浮压缩机蜗壳出口风压在数值上与所建数学模型的解算值契合度较高,并且叶轮顶隙对其有显著影响.针对压缩机不同故障状态,可依据数学模型选择不同叶轮顶隙进行调节.%The wind pressure disturbance is the direct cause of compressor rotating stall and surge.The magnetic-levitation compressor has the advantage of controlling the axial displacement of the magnetic levitation rotor to achieve the adjustment of compressor wind pressure.The principle of stabilizing suspension and axial displacement of magnetic levitation rotor is analyzed by establishing the dynamic equation of axial active bearing.A mathematical model of clearance and wind pressure is established by using parameters such as speed of direct relation of wind pressure,impeller height and tip clearance of impeller based on the above analysis.An experiment is carried out on the 30kW magnetic-levitating compressor.Through data mining,it can be found that when the top gap of the impeller changes 0.1mm and 0.2mm respectively, the numerical value of the wind pressure is very similar to that of the mathematical model.The experimental results also show that the tip clearance of impeller has a significant effect on the compressor wind pressure. For different fault states of the magnetic levitation compressor,different tip clearance of impeller can be selected to adjust the compressor according to mathematical model in this thesis.

摘要： 主动磁轴承作为一种先进的支承技术,在飞轮储能系统中得到了成功应用.本文首先介绍了国内外研究机构在飞轮系统中应用主动磁轴承的情况.之后,分别探讨了主动磁轴承应用于高速飞轮需要解决的各个关键技术问题,展望了它在高速飞轮系统中的应用前景.

摘要： 数控机床在切削过程中其电主轴转子系统的动态特性及刀具端的动态特性不仅决定着工件的表面质量,还决定着数控机床的高速化发展.磁悬浮电主轴是目前高速机床的首选,而基于磁悬浮轴承的电主轴转子系统运行时的动态特性将受到磁轴承等效刚度和阻尼的极大影响.除此之外,切削力系数和切削阻尼也将影响电主轴转子系统及刀具端的动态特性.以主动磁轴承支承的柔性电主轴为研究对象,研究了主动磁轴承等效刚度、阻尼及切削力系数对电主轴转子系统模态及临界转速的影响;分析了主动磁轴承等效刚度、等效阻尼及切削阻尼对刀具端频率响应以及对切削稳定性的影响.研究结果表明,主动磁轴承的等效刚度对电主轴转子的模态频率影响较大;而随着主动磁轴承等效刚度的增大,将增大刀具端频率响应的最大负实部及虚部的位置、最大负实部及虚部的值;而主动磁轴承等效阻尼和切削阻尼仅影响刀具端的频率响应最大负实部及虚部的值的大小,而不影响其发生的位置,且切削阻尼的影响较大;刀具端的频率响应同样也反映了切削的稳定性,这在随后的稳定性分析中得到了验证.对刀具端的动态分析将为切削过程中的振动控制提供一定的基础.

摘要： 主动磁轴承具有无摩擦、无磨损、无需润滑、无污染、寿命长等优点,在高速运动场合、低速洁净场合都有广泛的应用前景.力求解决目前主动磁轴控制系统的非线性问题,提出了主动磁轴承系统的滑模控制,该方法使得磁悬浮轴承系统的鲁棒性和稳定性进一步提高.首先介绍了磁轴承系统的结构和工作原理,建立了主动磁轴承的系统方程.其次,对滑模控制进行具体分析,并讨论了滑模控制的可达条件和其稳定性分析.仿真结果表明,滑模控制器具有良好的鲁棒性和快速性,基本满足磁轴承系统实时控制的要求.

摘要： Conventional PID control has many shortcomings, such as difficult parameters tuning and poor robustness, etc. , and it is difficult to meet the requirements of high precision and complex control system. The model reference adaptive control system is applied to the control of the active magnetic bearing rotor. The adaptive control error is obtained through comparing controlled object with reference model, and the parameters of controller are adjusted by driving adaptive controller, which can reduce the system error, and make the output of the controlled object reach the desired value. The system has the abilities of self-learning and recovery, and strong robustness; and can realize the stable control of the active magnetic bearing system. A model reference adaptive control system for active magnetic bearing is established through Matlab/Simulink environment and S-Function module. The simulation of system shows that the model reference adaptive control system features fast response speed and better dynamic and steady state performance.%常规PID控制存在参数整定困难及鲁棒性差等诸多缺点，难以达到高精度复杂控制系统的控制要求，因此，将模型参考自适应控制系统应用于对主动磁轴承转子的控制。通过比较被控对象与参考模型，得到自适应控制误差，驱动自适应调节器调整控制器参数，以减小系统误差，使被控对象达到期望输出。系统具有自学习能力，鲁棒性和恢复能力强，可以实现主动磁轴承系统的稳定控制。通过Matlab/Simulink环境及S-Function模块，建立了主动磁轴承的模型参考自适应控制系统模型，并进行了系统仿真。结果表明，模型参考自适应控制系统响应速度快，动态及稳态性能较好。

摘要： 提出了基于主动磁轴承的铣削颤振主动控制技术。用有限元法分析了主动磁轴承等效刚度与等效阻尼对铣削稳定性区域的影响，并对铣削过程中的颤振进行了主动控制。结果表明：主动磁轴承的等效刚度能够改变电主轴转子的临界转速，但对铣削的临界切削宽度影响很小；相反，主动磁轴承的等效阻尼能够较大幅度地增大铣削的临界切削宽度，但对电主轴转子的临界转速影响不大。颤振的控制效果表明，调节主动磁轴承的等效刚度和等效阻尼能够减小铣削过程中颤振的振幅。%An active control technology for milling chatter was proposed based on AMBs.The effects of the AMB equivalent stiffness and equivalent damping on the milling stability were analyzed by finite element,and the milling chatter was controlled actively.The results show that the equivalent stiffness of AMBs may change the critical speed of electric spindle,and has little effect on critical mill—ing width.On the contrary,the equivalent damping of AMBs can increase the critical milling width dramatically,and has little effect on the spindle critical speed.In addition,the chatter control effects show that the milling chatter can be suppressed by adj usting the equivalent stiffness of AMBs effec—tively.

摘要： 定子结构模态分析是主动磁轴承定子优化设计的重要内容,以转子重量达300kg级(4 500r/min)的五自由度电磁轴承系统为对象,采用有限元软件分析了磁轴承定子绕组、叠片铁心对结构模态的影响规律.结果表明:绕组对定子固有频率影响较大,宜采用质量计入铁心的方式处理;铁心叠片结构对定子固有频率的影响较小,可按各向同性处理.计算了整机的前14阶模态,并与振动试验结果进行了对比验证.

摘要： 本文包含了对主动磁轴承-转子系统的概述，并通过研究转子动力学，确定轴承支承刚度对转子临界转速的影响。并通过磁轴承系统各部分的传递函数，确定支承刚度、阻尼和PID参数的关系，由此得出PID参数的整定方法。进而进行变参数PID控制器概要设计，通过在线识别系统过临界时的过渡状态，并根据已知的系统临界转速，调节控制器参数。

摘要： 本文研究了主动磁轴承-转子系统在弹性基础上的运行特性。rn 主动磁轴承台架中的轴承座和转子都采用刚性模型,弹性基础采用简化的恒定刚度和阻尼模型。本文推导了系统的运动和动力学方程,并通过模态分析,计算了系统的振动模态和参与因子等特性。本文的工作为进一步改进控制算法,改善主动磁轴承在弹性基础上的工作性能提供了基础。

摘要： 常规PID控制器应用于非线性特征很强的主动磁轴承系统时,会存在过冲较大等不足。为此将模糊控制办法与常规PlD控制相结合,利用模糊推珲模块实现控制器参数根据转子不同状态进行平滑切换的变参数控制,起浮仿真与实验结果表明,模糊PID控制器在转子起浮过程中可以获得比常规PID控制器更小的过冲以及更小的静差;冲击响应仿真与实验结果表明,模糊PID控制器的抗干扰能力要优于常规PID控制器,模糊PID控制器在保证小范围内高刚度的同时,还可以实现较大范围内的稳定性。

摘要： 辅助轴承是主动磁轴承现阶段不可或缺的组成部件,起到过载和掉电保护、停机状态支撑转子等作用。按照摩擦形式等特点可对辅助轴承进行不同的分类,概括了各类轴承的优缺点。对于辅助轴承的研究往往和转子过载或坠落联系在一起,研究手段有数值模拟和实验测量两大类,综述了有代表性的研究方向与结论,提出未来的研究重点在于积累高速重载条件下转子与轴承接触后的动力学实验数据。文章最后介绍了即将开展的10MW高温气冷堆(HTR-10)氦风机转子跌落实验。

摘要： 本文采用逆系统理论，对五自由度交流主动磁轴承支承的电主轴系统这一多变量、非线性、强耦合的控制对象进行动态解耦控制研究。在介绍五自由度交流主动磁轴承的结构和给出磁轴承轴向和径向悬浮力数学模型的基础上，建立了五自由度交流主动磁轴承系统的状态方程；对五自由度交流主动磁轴承系统进行可逆性分析，推导出基于a阶逆系统方法的状态反馈算法，将原非线性耦合系统解耦成伪线性系统；采用线性二次型最优控制理论对伪线性系统进行了综合，并用MATLAB平台构建了仿真系统。仿真试验表明这种解耦控制策略能够实现电主轴系统五自由度之间的动态解耦控制，转子能够稳定悬浮，且系统具有良好的动、静态性能。

摘要： 主动磁轴承是利用可控电磁力作用将转子悬浮于空间,使定转子之间没有机械接触的一种新型高性能轴承.主动磁轴承在高速运行时会产生3种损耗,铜损、铁损和风损.为了保证电磁轴承正常、可靠地工作,因而有必要对3种热损耗的发热情况进行研究.本文通过词研目前国内外对主动磁轴承发热研究的现状,归纳了3种发热源模型及计算方法,并给出了相应模型的适用范围.

摘要： 基于TI公司新推出的TMS320F2812 DSP芯片设计了五自由度主动磁轴承控制系统，采用全并式不完全微分PID控制算法，利用嵌入式C语言和汇编语言编写了控制软件。调试表明，控制器参数调试方便，工作稳定可靠，运算精度高，易于实现各种控制策略。rn 为进一步实现先进数字控制算法和提高磁轴承的工作性能提供了较好的实验平台。

摘要： 介绍了一种新型无轴承电机——片状无轴承永磁电机。该电机集两种功能于一身：普通永磁电机和主动磁轴承。由于薄片式结构，该无轴承电机只需一个径向主动磁轴承就能实现稳定悬浮，转子另外三个空间自由度是被动稳定的。rn 本文首先简要概述了该电机的理论背景和工作原理，介绍了我们实验室研究此种片状电机所取得的成果。最后，重点阐述了该电机的进一步优化设计。

摘要： 介绍了一种新型的机电一体化产品—主动磁悬浮轴承,阐述了它的工作原理,并解释了它的控制原理,以及控制的发展过程以及现状.

摘要： 本申请提供一种径向磁轴承定子的绕线方法、径向磁轴承定子及径向磁轴承。该径向磁轴承定子的绕线方法包括：S110，将第一成型定子绕组沿径向朝外套设在定子铁芯的第一定子齿部上；S120，将第二成型定子绕组沿径向朝外套设在定子铁芯的第二定子齿部上；S130，使得第一成型定子绕组的第一绕线与所述第二成型定子绕组的第二绕线串联；其中，所述第一定子齿部与所述第二定子齿部相邻，并且在其间形成定子槽部；且第一成型定子绕组的绕线量大于第二成型定子绕组的绕线量。根据本申请的径向磁轴承定子的绕线方法及由其制成的径向磁轴承定子与径向磁轴承，能够达成更高的槽满率，在不增加定子尺寸且维持低成本的同时，提高了磁轴承的工作效率。

摘要： 本发明公开了一种用于径向磁轴承及推力磁轴承散热的磁轴承座结构，磁轴承座的内腔壁上设有定位凸台，且定位凸台的左端面为径向磁轴承定位面，右端面为推力磁轴承定位面，径向磁轴承置于磁轴承座内，径向磁轴承固定环将径向磁轴承轴向定位于磁轴承座内，两推力磁轴承相隔一定间隙设于磁轴承座内，隔圈置于两推力磁轴承之间，内侧的推力磁轴承抵触于定位凸台的推力磁轴承定位面上，推力磁轴承固定环将推力磁轴承轴向定位于磁轴承座内，径向磁轴承与内侧的推力磁轴承之间形成有散热腔；在磁轴承座的圆周方向均布有若干散热孔。冷却空气的通道截面积不再受制于推力磁轴承的磁路限制，可以根据实际需求确定尺寸。

摘要： 本发明涉及一种用于补偿由于扰动力在转子上的作用而在主动磁轴承的转子中引起的至少一个低频机械扰动振荡的方法。该机械扰动振荡具有在转子的旋转频率以下的扰动振荡频率。该方法包括以下步骤：a）分析低频机械扰动振荡，b）确定用于在转子中产生抵消机械扰动振荡的机械补偿力的补偿力，以及c）向转子施加补偿力，其中，借助于被从磁轴承控制电路解耦的主动磁轴承的至少一个补偿控制电路来执行步骤a）、b）和c）。

摘要： 一种可围绕轴线旋转的轴(4)的主动磁轴承(1)，其具有：固定式布置的能导磁的基本体(2)，所述基本体包围轴(4)；轴向依次设置的子体(9)，所述子体形成能导磁的基本体(2)；布置在能导磁的基本体(2)的槽中的绕组系统；相邻的子体(9)之间的轴向间距(w)。

摘要： 用于校正主动磁轴承参数变化的方法以及主动磁轴承。至少在开始操作之前，主动磁轴承被检测到主动磁轴承的至少一个部件和/或整个主动磁轴承总成的参数的机械和/或电和/或安装变化和/或其它变化，随之将检测到的变化和/或基于变化的校正值记录在存储器（M）中，存储器（M）是主动磁轴承总成的组成部分，并且来自存储器（M）的这些变化和/或校正值随后用于在主动磁轴承的操作期间调整用于检测主动磁轴承中的旋转工作装置位置的系统。

摘要： 一种磁轴承系统包括：第一主动磁轴承(AMB)，其包括耦合到轴的第一组电磁致动器；第二主动磁轴承(AMB)，其包括耦合到所述轴的第二组电磁致动器；控制器，其包括具有用于控制所述第一AMB和所述第二AMB中的每一个的多个主动电流开关的三相控制电路；其中所述第一AMB的第一电磁致动器电耦合到所述第二AMB的第二电磁致动器，所述第一和第二电磁致动器中的每一个耦合到所述控制电路的两个相脚；且其中所述控制器可操作以接收指示所述转子轴的位置的信息，并且向所述磁轴承系统提供调整信号以调整所述轴的所述位置。

摘要： 本发明涉及一种用于补偿由于扰动力在转子上的作用而在主动磁轴承的转子中引起的至少一个低频机械扰动振荡的方法。该机械扰动振荡具有在转子的旋转频率以下的扰动振荡频率。该方法包括以下步骤：a）分析低频机械扰动振荡，b）确定用于在转子中产生抵消机械扰动振荡的机械补偿力的补偿力，以及c）向转子施加补偿力，其中，借助于被从磁轴承控制电路解耦的主动磁轴承的至少一个补偿控制电路来执行步骤a）、b）和c）。

摘要： 一种可围绕轴线旋转的轴(4)的主动磁轴承(1)，其具有：固定式布置的能导磁的基本体(2)，所述基本体包围轴(4)；轴向依次设置的子体(9)，所述子体形成能导磁的基本体(2)；布置在能导磁的基本体(2)的槽中的绕组系统；相邻的子体(9)之间的轴向间距(w)。

摘要： 用于校正主动磁轴承参数变化的方法以及主动磁轴承。至少在开始操作之前，主动磁轴承被检测到主动磁轴承的至少一个部件和/或整个主动磁轴承总成的参数的机械和/或电和/或安装变化和/或其它变化，随之将检测到的变化和/或基于变化的校正值记录在存储器（M）中，存储器（M）是主动磁轴承总成的组成部分，并且来自存储器（M）的这些变化和/或校正值随后用于在主动磁轴承的操作期间调整用于检测主动磁轴承中的旋转工作装置位置的系统。

摘要： 一种磁轴承系统包括：第一主动磁轴承(AMB)，其包括耦合到轴的第一组电磁致动器；第二主动磁轴承(AMB)，其包括耦合到所述轴的第二组电磁致动器；控制器，其包括具有用于控制所述第一AMB和所述第二AMB中的每一个的多个主动电流开关的三相控制电路；其中所述第一AMB的第一电磁致动器电耦合到所述第二AMB的第二电磁致动器，所述第一和第二电磁致动器中的每一个耦合到所述控制电路的两个相脚；且其中所述控制器可操作以接收指示所述转子轴的位置的信息，并且向所述磁轴承系统提供调整信号以调整所述轴的所述位置。