基于转速的磁悬浮轴承转子系统变参数控制

建立了磁悬浮轴承柔性转子系统数学模型。分析了磁悬浮轴承的支承特性、系统在不同控制参数下的稳态不平衡响应和在旋转状态下控制参数变化对系统稳定性的影响,提出了基于转速的变参数控制策略。构建了五自由度磁悬浮轴承转子系统试验台,将转速信号引入数字控制器,在不同转速区段采用不同PID参数控制磁悬浮轴承,进行了高速旋转试验。理论分析和试验结果表明,在不同转速区段采用不同控制参数,可以同时满足系统在低频段和高频段动态性能的要求,有效减小转子的不平衡振动,有利于系统平稳越过临界转速。

并联式六维加速度传感器的哈密顿动力学研究

针对六维加速度传感器在解耦难度与结构复杂度之间存在矛盾的现状,通过Legende变换,并用四元数来描述旋转运动,建立并联式六维加速度传感器的哈密顿约束正则方程。依据四元数的性质,在相空间内推导出系统哈密顿变量之间隐含的正交关系式,并据此给出一种求解微分代数方程的显式递推算法。通过构建系统内的固有约束关系并求解相容线性方程组的最小范数解,对动力学方程的计算误差进行修正。通过仿真和试验对系统的动力学模型及其算法进行验证,结果相一致,且计算效率较高。研究表明:应用相空间内的哈密顿动力学理论,可以实现并联式六维加速度传感器这类多体系统在一般工作环境下的动力学解耦。

风力发电机用同极型磁悬浮轴承的支承性能

建立了垂直轴风力发电机转子系统装置,设计制作了同极型径向磁悬浮轴承和具有悬浮与刹车功能的轴向磁悬浮轴承,给出了该装置的主要设计过程和结构参数。测试了磁悬浮轴承控制参数的稳定区域,采用试验模态分析方法获取了系统的模态频率和模态阻尼,并验证了轴向磁悬浮轴承的刹车功能。结果表明,系统的第一阶临界转速远高于最大工作转速,系统在运行时不会出现共振;另外,轴向磁悬浮轴承可以满足刹车制动要求,有利于减小系统的体积和成本。

零偏置电流磁轴承转子系统动态性能的试验研究

建立5自由度磁悬浮轴承转子试验系统,分析有偏置和零偏置电流方式的工作原理,将5自由度零偏置电流方式应用于试验系统中,采用锤击法模态试验、基于频率响应函数的模型修正方法和系统高速旋转试验等方法研究该系统的动态性能,并与有偏置电流方式进行比较。研究结果表明,与有偏置电流方式相比,零偏置电流方式将导致控制参数的稳定区域、系统的模态阻尼以及磁轴承的刚度和阻尼明显减小,系统在各阶临界转速时的振幅较大,但系统仍然可以安全稳定越过第一阶弯曲临界转速。在实际应用中,合理的设计仍可保证零偏置电流磁悬浮轴承转子系统安全稳定运行,特别是在低速或载荷平稳等应用场合,零偏置电流方式能够使得系统具有较好的综合性能。

磁悬浮风力发电机零偏置电流控制策略研究

建立了5自由度磁悬浮轴承支撑的垂直轴风力发电机转子试验系统,研制了零偏置电流模拟控制器,通过试验方法研究了该控制器对系统动态性能的影响。结果表明,零偏置电流控制方式在显著降低磁悬浮轴承电能损耗的同时仍然能够保证垂直轴风力发电机转子系统稳定运行。

基于变偏置电流控制方式的磁悬浮轴承系统控制策略

建立了五自由度磁悬浮轴承试验系统,介绍了变偏置电流控制方式的工作原理,采用H!控制策略设计数字控制器,根据系统固有频率处转子的振幅选择加权函数,将转速信号引入数字控制器,研究了变偏置电流控制时系统的动态性能,并与恒定偏置电流控制时系统的动态性能进行比较.研究结果表明,变偏置电流控制不会恶化系统的动态性能,同时能减少磁悬浮轴承25%以上的总电流消耗.