力自由不平衡控制下的高速磁悬浮飞轮系统在线动平衡

针对高速磁悬浮飞轮转子的不平衡问题,提出了一种在力自由不平衡控制下的在线动平衡方法,用空气环境下低转速的在线动平衡替代真空环境下的高转速在线动平衡,以实现兼顾高效率和高精度的在线动平衡。通过分析磁悬浮转子系统的不平衡模型和比较各不平衡控制模式下校正质量的求解方法,得出在力自由控制模式下,磁轴承的同频控制电流为零,电磁力在线性化范围内仅是转子位移的线性函数。因此根据转子的同频位移响应可解算动平衡校正质量。通过所设计的磁轴承力自由不平衡控制器使转子绕其惯性主轴旋转,获得了转子同频位移响应。由于系统参数的理论值与实际值存在一定误差,通过一次试重对转换系数矩阵进行了校正。实验结果表明,通过一次试重校正转换系数矩阵,再经过两次试转后即可实现高精度动平衡。另外,转子轴心轨迹显著减小、转子两端同频位移响应分别下降了77.29%和94.14%;在真空环境下,试验转子升速至500Hz时,转子的运行状况与低速状态一致,进一步验证了本文提出方法的有效性。     

磁轴承飞轮控制系统设计中LQR方法的应用研究

对于具有强的陀螺效应的磁悬浮飞轮转子,将转子各自由度作为独立个体采用分散控制难以满足系统要求,而LQR方法不失为一种有效的集中控制方法。通过对LQR控制方法在飞轮转子上的仿真研究,给出了LQR方法应用于磁悬浮系统控制时,加权阵Q阵与R阵的选取原则,并对反馈阵F中各参数的物理本质进行了阐述。由仿真结果与理论推导相结合,论证了陀螺位移交叉反馈的作用,由此给出了LQR控制的一种简化实现方法。     

新一代智能动平衡仪设计

介绍了新一代智能动平衡仪系统.讨论了动平衡原理,针对动平衡测量需求,设计了基于PC平台的转子振动及转速测量硬件系统.采用RTLinux实时操作系统作为软件平台,设计制作了振动数据采集卡,开发了动平衡流程控制,解算程序以及用户操作界面程序.通过实际的飞轮转子的动平衡实验,验证了该动平衡仪性能指标.所设计的动平衡仪的平衡精度小于1 μm,平衡转速范围为5～1500r/s.     

基于CPLD的动平衡机用同步数据采集系统

在动平衡检测中,为了精确测量旋转系统的不平衡量,需要精密高速的同步实时数据采集系统;通常使用嵌入式控制器以保证数据采集的实时性,但是其价格昂贵操作复杂;采用CPLD核心的硬件架构保证数据采集的实时性,通过PCI总线与计算机通信,在Windows环境中对数据采集系统进行控制、显示与数据存储等非实时操作;一方面避免了使用嵌入式控制器的复杂操作与高成本,同时也能够使得数据采集系统的实时性不依赖于计算机系统实时性;经实验验证,在转子频率为1kHz时,最大相位误差为0.09°,符合精度要求,是一种操作简便、成本低廉的同步数据采集解决方案。     

AD698解调的电感位移传感器性能提升

AD698信号调理芯片应用于电感位移传感器作为信号处理模块,具有优良的性能.但应用于磁轴承系统位移检测时,需要进一步提升性能指标.针对AD698存在的驱动能力不够、接口电压偏低、带宽偏低等不足,进行了电路方案的优化.保留AD698的解调模块,但置换了它的正弦发生与功率驱动模块.通过应用新的电路设计方案,实现了电感传感器带宽的扩展,并提升了传感器灵敏度.     

基于虚拟仪器技术的低成本振动监测系统

从虚拟仪器概念出发研制基于微型计算机的低成本离心机组转子振动监测系统。对电涡流位移传感器的温度稳定性进行了研究，并在电路设计、元器件选择等方面加以改进。实现8通道振动信号的数字化采集，并进行数据动态显示、在线处理和分析、结果显示和存储及意外故障及时报警与现场数据保存。整套传感器、虚拟仪器系统满足了离心机组转子振动的高精度、自动化及远程测试要求。     

电磁力超前控制在磁悬浮飞轮中的应用

对于具有强陀螺效应的磁悬浮飞轮系统,在实际运行时其章动与进动模态会对转子高速下的稳定性产生影响,必须有效地对其进行抑制,以使磁悬浮飞轮系统运行到工作转速。传统的PID控制已经难以满足系统的要求。给出了一种新的抑制磁悬浮飞轮章动的方法——电磁力超前控制。这种方法结合位移交叉能同时对章动与进动进行抑制,并且实现简单。对方法的有效性进行了理论分析,并给出了仿真结果及部分试验数据。