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主动磁力轴承鲁棒控制算法研究及其控制系统的设计的开题报告一、研究背景：随着现代工业技术的不断发展，磁性悬浮技术在机械制造、精密测量和高速传输等方面得到了广泛的应用。
而磁性悬浮技术的核心部分就是磁力轴承，其作用是通过磁场的作用使受力物体悬浮起来，可以有效的减小摩擦、消除振动和延长使用寿命等。
但磁力轴承系统存在着很多问题，例如：控制精度不够高、鲁棒性差、系统复杂度高等。
因此，如何提高磁力轴承的控制精度和鲁棒性是当前磁力轴承技术研究的重要方向。
二、研究内容：本课题的研究内容主要是针对磁力轴承的控制精度和鲁棒性等问题进行研究，具体包括以下几个方面：1. 磁力轴承的建模与分析首先，需要对磁力轴承的结构特点和工作原理进行深入的了解和分析，建立磁力轴承的数学模型，研究其运动特性和控制特性。
2. 鲁棒控制算法的设计与优化针对磁力轴承系统的鲁棒性问题，设计一种适应工程应用的鲁棒控制算法，并通过仿真实验来优化该算法的性能，提高系统的鲁棒性和抗干扰性能。
3. 控制系统的硬件设计为了验证研究成果的可行性和实用性，需要设计一个能够运行鲁棒控制算法的磁力轴承控制系统，包括模拟电路设计、控制芯片选型以及软件编程等方面。
三、研究意义：1. 提高磁力轴承的控制精度和鲁棒性，有助于进一步应用磁力悬浮技术。
2. 磁力轴承的鲁棒控制算法和控制系统的设计对于磁力悬浮技术的发展和应用具有重要意义。
3. 本研究可为现代工业技术的发展提供一定的帮助和支持。
四、研究方法：1. 综合利用数学、电气、力学等学科的知识，深入探究磁力轴承的结构与工作原理。
2. 借助仿真工具对磁力轴承控制系统进行仿真，优化算法的性能。
3. 设计可运行鲁棒控制算法的磁力轴承控制系统，进行实验验证。
五、预期成果：1. 磁力轴承系统的建模与分析。
2. 针对磁力轴承控制系统的鲁棒控制算法设计和优化。
3. 可运行鲁棒控制算法的磁力轴承控制系统硬件设计及实验验证。
4. 在国内外相关学术期刊、会议上发表相关学术论文。
基于PID控制的磁轴承转子动力学分析雷新亮;卿华【摘要】The characteristics of magnetic bearing rotor dynamics are the interaction results of magnetic suspension characteristics and rotor dynamics. Its design level not only determines the achievement ofmag⁃netic suspension, but also influences the dynamic characteristics and the precision of the rotor. The stiffness and damping characteristics of radical active magnetic bearing (AMB) based on PID control was investigat⁃ed. The critic speed and stability of a five DOFs more-electrical engine was analyzed. Based on the analyz⁃ing results, the critical speedand stability criterion of each degree were obtained. At last, the different char⁃acteristics of bearing-dominated critical speed and rotor-dominated critical speed were researched. The re⁃searching results will offer technical supports for the damping design of more-electrical engine.%磁轴承转子动力学特性是磁轴承与转子动力学综合作用的结果，其好坏不仅决定稳定悬浮能否实现，而且还直接影响其动态性能和转子的回转精度。
磁力轴承支承的转子动态特性研究一、本文概述随着科技的进步和工业的快速发展，对于高速、高精度旋转机械的需求日益增加。
磁力轴承作为一种新型的无接触轴承，因其无需润滑油、低磨损、无污染等特性，被广泛应用于各种高速旋转机械中。
本文旨在深入研究磁力轴承支承的转子动态特性，以期为提高旋转机械的性能和稳定性提供理论支持和实践指导。
本文将首先介绍磁力轴承的基本原理和分类，分析其在高速旋转机械中的应用优势。
随后，将详细阐述磁力轴承支承的转子动力学模型，包括转子的运动方程、稳定性条件等。
在此基础上，通过理论分析和数值计算，研究磁力轴承支承的转子在各种工况下的动态特性，如临界转速、振动模态、稳定性等。
还将探讨磁力轴承设计参数对转子动态特性的影响，为磁力轴承的优化设计提供理论依据。
本文将结合实验数据和仿真结果，对磁力轴承支承的转子动态特性进行验证和分析。
通过对比不同磁力轴承支承的转子动态特性，评估磁力轴承的性能和适用范围，为磁力轴承在高速旋转机械中的推广应用提供有力支持。
二、磁力轴承基本原理与结构磁力轴承，又称为磁悬浮轴承，是一种利用磁力实现无接触支承和稳定旋转的轴承技术。
其基本原理基于电磁感应和洛伦兹力，通过精确控制电磁场产生的力，实现转子的悬浮和稳定旋转。
磁力轴承主要由控制系统、电磁铁和位移传感器等部分组成。
磁力轴承的结构设计通常包括径向轴承和轴向轴承。
径向轴承负责支撑转子的径向运动，防止其与定子接触产生摩擦。
而轴向轴承则负责控制转子的轴向位置，确保其沿预定轨迹旋转。
电磁铁是磁力轴承的核心部件，通常由多个电磁线圈组成，这些线圈在控制系统的指挥下产生所需的电磁场。
位移传感器则负责实时监测转子的位置变化，为控制系统提供反馈信号，以实现对电磁场的精确控制。
磁力轴承的最大特点在于其无接触、无磨损的运行方式。
由于转子和定子之间不存在机械接触，因此可以大大降低摩擦和磨损，提高系统的可靠性和耐久性。
磁力轴承还具有高刚度、高阻尼和良好的动态特性，使得其在高速、高精度和高可靠性领域具有广泛的应用前景。
重载磁力轴承力学特性和热特性分析与优化*节凤丽王维民刘宾宾（北京化工大学机电工程学院）摘要：磁力轴承在转子系统的稳定性分析中的应用越来越广泛，因此保证磁力轴承特性分析准确极为重要。
为了达到承载力要求，利用Maxwell软件对磁力轴承的定子外径和磁极宽度等进行了优化分析，从而设计出符合要求的结构。
并利用Maxwell软件计算出该磁力轴承在通电状态时产生的损耗，通过和Workbench联合，进行磁-热耦合分析，深入地研究磁力轴承温度场分布情况，从而为该重载磁力轴承的应用提供理论基础。
也对设计的重载磁力轴承进行电磁力标定实验和温升实验分析，为后续研究提供参考。
关键词：电磁力；磁场分析；损耗；温度场分析中图分类号：TH133.3；TK05文章编号：1006-8155-(2018)04-0062-07文献标志码：A DOI：10.16492/j.fjjs.2018.04.0009Analysis and Optimization of Heavy-Load MagneticBearings in Mechanics and Thermal CharacteristicsFeng-li Jie Wei-min Wang Bin-bin Liu(Beijing University of Chemical Technology)Abstract：More and more research are focus on magnetic bearing in the stability analysis of rotor system.Therefore,it is very important to ensure the accuracy of characteristics analysis of magnetic bearings.In order to meet the requirement of bearing capacity,Maxwell software is used to optimize the stator external diameter and the magnet pole width of the magnetic bearing so as to design a structure that reach the requirements.And use Maxwell software to calculate the copper loss and iron loss of the magnetic bearing when it is energized.Through the combination with Workbench,coupling the electromagnetic and temperature fields in order to deeply studying the distribution of the temperature field of the magnetic bearing,so as to provide theoretical basis for the application of heavy-duty magnetic bearings.It is also related to analysis of electromagnetic force and temperature calibration experiments about the designed heavy-load magnetic bearing,providing a reference for the future study.Key words：Electromagnetic force;Magnetic field analysis;Loss;Temperature field analysis;*基金项目:国家自然科学基金项目(51275028,51135001)收稿日期：2018-04-03北京100089 Vol.60，2018,No.4Chinese Journal ofTurbomachinery0引言磁力轴承是集电磁学、转子动力学与控制科学为一体的产物，通过改变输入电流的大小和角度产生用来抵消转子因不平衡产生的干扰力，同时体现了磁能和机械能之间的转化。
磁力轴承电磁场的相关理论和实验研究的开题报告磁力轴承是一种利用电磁场力来支撑旋转机械的轴承。
相比传统的机械轴承，磁力轴承具有摩擦小、振动小、使用寿命长等优点，在高速旋转机械、超高速飞行器等领域得到广泛应用。
因此，对磁力轴承的电磁场理论和实验研究具有重要意义。
本文旨在探讨磁力轴承电磁场的相关理论和实验研究，并提出可行的研究计划。
一、磁力轴承电磁场理论研究1. 磁场分析磁力轴承的运转原理是利用电磁铁产生的磁场与旋转体上的永磁体磁场相互作用产生力矩，从而支撑旋转体旋转。
因此，首先需要分析电磁铁产生的磁场空间分布和磁场强度随时间演化的变化规律。
2. 电磁场模拟为了更好地理解电磁现象以及预测磁力轴承在不同工作状态下的性能，需要对磁力轴承的电磁场进行模拟。
目前常用的方法有有限元法、有限差分法和边界元法等，需在计算机编程环境下实现。
3. 磁力轴承动力学模型在了解了磁场分析和电磁场模拟后，还需要建立磁力轴承的动力学模型，研究磁场力产生的力矩大小和方向，进而分析磁力轴承运行的稳定性和振动特性。
其中，需要考虑转子的惯量、刚度和阻尼等参数。
二、磁力轴承电磁场实验研究1. 磁场强度测试实验中需要进行电磁铁产生的磁场强度测试，以验证理论研究中的磁场分析和电磁场模拟是否准确。
常用的测试方法有磁通法和霍尔传感器法等。
2. 磁力轴承负载性能测试为了研究磁力轴承的承载能力，需要进行不同转速下的负载测试、轴向负载和径向负载测试等。
可采用负载仿真器和力传感器等设备进行测试。
3. 磨损和寿命测试为了研究磁力轴承的寿命，需进行磨损测试，检测磁力轴承的磨损状况及其对性能的影响，进而推导寿命模型，并预测磁力轴承的使用寿命。
三、研究计划1. 研究内容（1）磁场分析和电磁场模拟（2）磁力轴承动力学模型的建立和分析（3）磁场强度测试，磁力轴承负载性能测试和磨损寿命测试等实验研究2. 工作计划（1）完成前期调研和文献综述，制定研究计划（2）对磁场分析和电磁场模拟进行计算和分析，建立磁力轴承动力学模型（3）进行实验研究，包括磁场强度测试、磁力轴承负载性能测试和磨损寿命测试等（4）分析实验数据，验证和修正磁力轴承动力学模型及理论分析（5）撰写开题报告和中期报告，及时总结和梳理实验研究进展（6）完成论文撰写，各项工作在两年内完成。
磁力轴承反向差动驱动控制的研究摘要：提出了磁力轴承反向差动驱动控制的概念，建立了磁力轴承反向差动驱动控制的动力学模型及其状态方程。
利用MA TLAB对反向差动驱动的磁力轴承进行了仿真研究，与常规差动驱动的磁力轴承相比，反向差动驱动的磁力轴承在超调量、调整时间、稳态误差等方面均优于常规差动驱动的磁力轴承。
仿真研究的结果表明：磁力轴承的反向差动驱动控制效果与轴承的结构设计参数有关；磁力轴承的反向差动驱动控制效果还与控制参数的选择有关。
关键词：磁力轴承反向差动MA TLABStudy on the Reverse Push-Pull Controlling of a Magnetic BearingAbstract: The concept of reverse push-pull controlling for a magnetic bearing is put forward. The dynamic model and state equation of reverse push-pull controlling for a magnetic bearing is built up. The simulation study on a reverse push-pull controlled magnetic bearing is conducted with MATLAB. Compared with conventional push-pull controlling for a magnetic bearing, the reverse push-pull controlling for a magnetic bearing has better performance in the aspect of overshoot, settling time and steady state error. The simulation result shows the reverse push-pull controlling effect is related to structural design parameters of a magnetic bearing and is related to the controlling algorithm.Key Words：Magnetic bearing, Reverse push-pull, MA TLAB0 引言常规的磁力轴承应用系统中，磁力轴承在某一个受约束的自由度方向上有两个作用力方向相反的磁铁同时工作。
滚动轴承的动态特性的实验研究滚动轴承的动态特性的实验研究摘要：研究了旋转条件下，不同参数对角接触球轴承的刚度和阻尼的影响。
由于原油粘度的依赖性的特点，轴向和径向预紧力对轴承动态特性有最显著的影响作用。
轴承部件的差温加热也可以是一个非常敏感的因素。
由此得出结论：轴承和外壳之间的结合面对装配轴承总的动态特性有显著的影响作用。
关键字：轴承，动态，结合面，预载一介绍滚动轴承在大部分的旋转机械中是使用最广泛的部件之一。
由于它们一直在轴和外壳之间的振动传输路径中，轴承的行为对设备的动态性能具有实质性的影响。
描述这种行为的关键因素是轴承的刚度和响应阻尼。
有关滚动轴承动态特性的知识有助于优化旋转机械的操作条件以使其增加可靠性和使用寿命，从而提高其经济效益。
关于这一领域有很少的实验数据。
Dareing和Johnson做过两个钢片连接处可用阻尼的相关实验。
他们的实验工作指示在接触表面的接口存在数量相当可观的由润滑剂产生的阻尼，并且阻尼随着润滑剂粘度的增加而增加。
Elsermants 等人摒弃径向和轴向轴承动态特性，但是他们提出一种试验方法来衡量一个圆锥滚子轴承的倾斜特性。
他们的工作总结了倾斜刚度和倾斜阻尼随着轴向预紧力的增加而快速的增加并随着转速的增加而缓慢的减小。
Walford和Stone等人测量了角接触球轴承的径向特性。
结果显示随着轴向预紧力及润滑剂粘度的增加，刚度增加并且阻尼减小，尽管随着力幅值和激励频率的增加刚度会减小阻尼会增加。
Kraus等人提出一种实验研究方法，在非对称转子试验台上增加两个深沟球轴承来研究在径向和轴向轴承阻尼中的速度、各种不同的预载荷以及轴承松动。
实验显示阻尼随着速度的增加而增加，尽管预载荷与径向和轴向方向上的阻尼有相反的效果。
根据Elsermans等人和Zeillinger等人的实验结果显示了对球轴承阻尼系数计算的相关实验工作。
在这些工作中，可能会注意到一点就是联合有助于阻尼性能并且界面阻尼很大程度上受外壳界面间隙的影响。
径向磁力轴承多因素耦合研究
楼英邦;张小玉;方玺;吕泳;吴华春
【期刊名称】《轴承》
【年(卷),期】2018(000)010
【摘要】采用理论计算与数值模拟相结合的方法,研究纯电磁磁力轴承的耦合问题,讨论转子存在偏心下的径向磁力轴承耦合情况.结果表明:耦合力的理论值较仿真值的相对误差随转子偏心距和工作电流的增大而增大,当偏心距为±0.3 mm时,相对误差达到25％,理论计算公式不再适用;当偏心距为±0.2mm时,理论值和仿真值吻合较好.
【总页数】7页(P18-23,29)
【作者】楼英邦;张小玉;方玺;吕泳;吴华春
【作者单位】武汉理工大学理学院工程结构与力学系,武汉 430070;新材料力学理论与应用湖北重点实验室,武汉 430070;武汉理工大学理学院工程结构与力学系,武汉 430070;新材料力学理论与应用湖北重点实验室,武汉 430070;武汉理工大学理学院工程结构与力学系,武汉 430070;武汉理工大学理学院工程结构与力学系,武汉 430070;新材料力学理论与应用湖北重点实验室,武汉 430070;武汉理工大学机电工程学院,武汉 430070
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.3;O241.82
【相关文献】
1.径向磁力轴承的正交偏心耦合研究 [J], 陈永伟;王晓光
2.弱耦合径向磁力轴承的研究 [J], 王晓光;魏太琛
3.定子定位槽对径向磁力轴承影响的研究 [J], 文湘隆;胡业发;丁国平;陈龙
4.基于Matlab的径向磁力轴承优化设计研究 [J], 张宁; 田杰
5.径向磁力轴承力耦合及其软件解耦方法研究 [J], 王晓光;胡业发;江征风;周祖德因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第42卷增刊原子能科学技术Vol.42,Suppl. 2008年12月Atomic Energy Science and TechnologyDec.2008HTR 210GT 磁力轴承实验转子临界转速分析王洪涛,孙立斌,于溯源(清华大学核能与新能源技术研究院,北京 100084)摘要:临界转速的计算是转子动力学分析的一个基础课题,其计算结果的准确性至关重要。
本文以磁力轴承过弯曲临界转速的实验台架为研究对象,采用Samcef Rotor 动力学软件,分析了实验转子的临界转速和振型,并深入研究了临界转速与支承刚度的关系。
相关结论为磁力轴承控制系统设计提供重要的数值依据。
关键词:高温气冷堆;磁力轴承;临界转速;Samcef Rotor 软件中图分类号:T H13313 文献标志码:A 文章编号:100026931(2008)S120576204Critical Speed Analysis of Active Magnetic Bearing 2T est Rotorfor HTR 210GTWAN G Hong 2tao ,SUN Li 2bin ,YU Su 2yuan(I nstitute of N uclear and N ew Energ y Technology ,Tsinghua Universit y ,B ei j ing 100084,China )Abstract : The evaluation of t he critical speed is a basic subject in t he rotor dynamics analysis ,and it s accuracy is very important.The simulation of active magnetic bearing (AMB )2test rotor for t he H TR 210GT was p resented ,and critical speeds and models were obtained by using Samcef Rotor software.The relationship between t he critical speed and t he bearing stiff ness was also analyzed.The conclusion can offer an important numerical basis for t he design of t he AMB cont rol system.K ey w ords :high 2temperat ure gas 2cooled reactor ;active magnetic bearing ;critical speed ;Samcef Rotor software收稿日期:2008208215;修回日期:2008211230作者简介:王洪涛(1978—),男,辽宁营口人,工程师,博士,反应堆结构力学专业 10MW 高温气冷堆氦气透平发电系统(H TR 210GT )是在H TR 210基础上的扩展,是国家“863”计划重点项目。
轴承零件圆轮廓最小二乘圆误差的Newton迭代法修正张慧;宋晓波;李文超;温朝杰
【期刊名称】《轴承》
【年(卷),期】2010(000)005
【摘要】在轴承套圈沟道或钢球等圆轮廓的实际测量过程中,目前普遍采用最小二乘圆法对采样点进行评定,但该方法在评定时存在一定的误差,会对实测结果带来一定的影响.针对采用极坐标和直角坐标进行评定的仪器出现的不同问题,采用Newton迭代法对最小二乘圆误差进行了修正,使评定结果更加精确,更逼近真实值.【总页数】4页(P56-59)
【作者】张慧;宋晓波;李文超;温朝杰
【作者单位】洛阳轴研科技股份有限公司,河南,洛阳,471039;洛阳轴研科技股份有限公司,河南,洛阳,471039;洛阳轴研科技股份有限公司,河南,洛阳,471039;洛阳轴研科技股份有限公司,河南,洛阳,471039
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.33;TH161+.12
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1.一种基于最小二乘圆动态特征分析的圆度误差稳健评估方法 [J], 曹志民;吕秀丽;韩建;吴云;宋鸿梅;赵丽华
2.基于椭圆最小二乘法和圆度轮廓误差评定的椭圆提取方法 [J], 王小林;熊新海;张高峰
3.非圆磨削轮廓误差法向修正方法研究 [J], 李启光;李伟华;彭宝营;张南南
4.最小二乘圆法评定圆度误差的优化算法 [J], 王秀梅;曹秋霞
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磁悬浮轴承系统联轴器不对中动态特性研究
姚润晖;周瑾;关旭东;吴海同;徐园平
【期刊名称】《振动.测试与诊断》
【年(卷),期】2022(42)1
【摘要】为了使含有多跨转子的大型磁悬浮旋转机械系统能够稳定运行,开展联轴器不对中对转子动态特性的影响规律研究。
通过将联轴器不对中量等效为施加在转子上的旋转力,建立具有联轴器不对中的磁悬浮转子系统数学模型。
基于该模型仿
真分析了转子的轴心轨迹和振动频谱,给出转子位移信号中转速二倍频分量幅值与
转速、联轴器不对中量之间的关系,并进行磁悬浮轴承⁃转子系统联轴器不对中实验。
实验结果表明:在一定转速下,随着联轴器不对中量增大,转子位移转速二倍频信号幅值近似呈线性增加,约为每增加0.1 mm不对中量,二倍频位移信号幅值增大
1.53μm。
【总页数】6页(P124-128)
【作者】姚润晖;周瑾;关旭东;吴海同;徐园平
【作者单位】南京航空航天大学机电学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.3
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1.弹性联轴器不对中转子-轴承系统的非线性动力特性及稳定性研究
2.转子-联轴器-轴承-隔振器系统不对中及锁频故障实验研究
3.不对中对膜片联轴器耦合转子-轴
承系统固有特性的影响4.转子-齿式联轴器-轴承系统不对中动力学特性5.磁悬浮轴承转子系统动态特性的实验研究
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