基于系统辨识的轴向磁悬浮轴承建模研究

磁悬浮轴承可有效地提升高速电机的临界转速,然而轴向磁悬浮轴承在转子高转速和材料实心的情况下涡流效应显著。针对该情况下实心轴向磁悬浮轴承的建模问题,使用等效磁路法建立轴向磁悬浮轴承模型时常会忽略涡流效应,导致理论模型与实际模型存在较大误差。为了得到更贴近实际的轴向磁悬浮轴承精确模型,针对一种混合型三自由度磁悬浮轴承的轴向部分采用系统辨识的方法进行了闭环辨识,研究了分数阶模型阶次的确定流程和误差准则,得到了轴向磁悬浮轴承的数学模型。结果表明,分数阶系统模型能够弥补整数阶模型在高频段上的相位特性误差,在整个频域上有着更高的精确度。

转子磁体永磁偏置混合磁轴承的三维有限元分析

建立了三维磁轴承模型 ,采用三维有限元分析方法 (FEM )分析了转子磁体混合磁轴承转子处于不同位置时的磁场分布及力 -电流关系 ,结合特性曲线阐述了其分布形状形成的原因 ,分析计算并比较了无偏置电流磁轴承、电励磁偏置磁轴承和永磁偏置混合磁轴承这 3种不同磁轴承的力 -电流线性控制特性 .通过分析发现 。

三自由度混合磁力轴承数字控制器的设计

立足于航空航天领域中磁力轴承的应用,选择一种三自由度混合磁力轴承为研究对象,介绍了它的工作原理,推导了它的数学模型。以数字信号处理芯片TMS320F2812为核心,完成了磁力轴承数字控制系统的软、硬件设计。在传统PID算法的基础上研究了变参数PID算法,并进行了仿真比较。在此基础上,设计合理的控制参数进行试验,实现了水平转子的稳定悬浮运行。

基于漏磁与磁阻系数迭代的三自由度混合型磁悬浮轴承的设计

提出一种基于漏磁与磁阻系数迭代计算的参数设计方法,将软磁材料内部磁场的磁通密度非饱和作为约束条件,以满足最大悬浮力条件下的体积最小化为优化设计目标,通过循环迭代的方式计算各部分漏磁系数与磁阻系数,最后得到该三自由度混合型磁悬浮轴承各部分的结构参数.利用有限元电磁场分析软件对其进行三维电磁场建模与仿真分析,仿真结果验证了该参数设计方法及其结果的合理性与正确性.给出了静态起浮、悬浮、冲击、转速为30 000r/min时转轴位移与控制电流的波形.实验结果表明:基于该方法设计出的三自由度混合型磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性.