磁悬浮轴承热泵压缩机设计与应用研究

磁悬浮轴承具有无摩擦、无磨损以及无需润滑等诸多优点,在鼓风机、压缩机和暖通领域有广阔的应用前景。针对65 kW、30 000 r/min热泵压缩机,基于最大承载力要求和电机转子轴径限制,设计了一款5自由度（5-DOF）主动磁悬浮轴承。针对压缩机成柜后出现的模态共振问题,通过增加安装机座支撑强度的方法抑制和消除了共振模态。该磁悬浮轴承成功应用于实际热泵压缩机,在全工况运行范围,磁悬浮轴承系统的灵敏度函数小于12 dB,转子振动峰-峰值最大值不超过80 μm,工作转速范围轴振峰-峰值小于20 μm,满足ISO 14839规定的长期稳定运行要求。     

永磁电磁型低速磁悬浮车轨耦合振动抑制新方法EI北大核心CSCD

针对永磁电磁混合磁浮列车静浮实验中遇到的车轨耦合振动问题,首先建立考虑轨道弹性的系统数学模型,分析产生振动的原因,提出了通过设置非线性饱和环节、动态调整饱和阈值来抑制车轨耦合振动的新方法。系统在平衡点附近时通过调整饱和阈值来改变控制输出的幅值特性,逐步消除引起共振的能量,从而达到抑制振动的目的,系统在偏离平衡点时,快速释放饱和环节,进而提升控制器的调节能力和抗干扰能力。     

磁悬浮飞轮储能系统机电耦合非线性动力学研究

针对磁悬浮飞轮储能系统的"磁悬浮飞轮-发电机"机电耦合非线性动力学特性进行研究.通过推导磁悬浮飞轮储能系统在偏心条件下的动能、势能、发电机系统的磁场能以及系统的耗散函数,由Lagrange-Maxwell方程建立磁悬浮飞轮系统和两相四极永磁发电机系统的机电耦合动力学方程.采用数值法对0.6MW磁悬浮飞轮储能系统进行了仿真分析,研究结果表明,系统机电耦合非线性方程存在稳定的与转速同频的基频和三倍频周期运动解,且基频振动幅值比三倍频振动幅值大.对于稳定的磁悬浮储能飞轮机电耦合系统,飞轮转速增大,或磁轴承系统刚度减小或阻尼增大,或磁场能(电枢反应磁场能或永磁励磁磁场能)减小,可使系统的非线性振动幅值减小.而增大磁轴承系统的刚度,或减小磁轴承系统的阻尼,或增大系统的磁场能有可能破坏机电耦合系统的稳定性,使飞轮失稳.     

单磁悬浮系统的纵向解耦控制研究

磁悬浮系统是复杂的强耦合系统,研究中未充分考虑轨道的弹性形变,会造成磁浮列车和轨道之间产生耦合振动的现象,而考虑这一因素对系统的影响无疑增加了研究的难度;为了便于问题的求解,采用非线性系统理论解耦的方法,对单电磁铁悬浮系统进行纵向解耦控制,并对解耦后的子系统进行极点配置使其满足要求的性能指标;仿真结果表明该方法有效地使复杂问题简单化,并且能够实现系统的全局稳定和良好的动态性能.     

磁悬浮球模糊控制系统的研究

本文介绍了磁悬浮球控制系统的结构及工作原理,提出利用模糊控制技术实现钢球稳定悬浮的算法,并通过实验设计了实用的模糊控制器。     

基于场路耦合的磁悬浮永磁直线电动机控制系统

为了解决数控机床进给系统的摩擦问题,采用一种磁悬浮永磁直线电动机来实现无摩擦进给.建立磁悬浮永磁直线电动机的电压、磁链、推力和运动的数学模型及控制系统的场路耦合仿真模型,运用Ansoft软件中的Maxwell和Simplorer对磁悬浮永磁直线电动机控制系统进行场路耦合的联合仿真,并研究磁悬浮永磁直线电动机加速、刹车与反向运行过程.仿真结果表明,该磁悬浮永磁直线电动机控制系统具有良好的跟踪和抗扰性能,为深入研究整个系统的相互耦合以及搭建实验平台提供了依据.     

磁悬浮轴承悬浮能力及控制系统分析研究

磁悬浮轴承以无摩擦、高转速、高精度、无需润滑等优点,成为高速或超高速回转机构中轴承发展的方向之一。本文依据电磁感应理论和自动控制原理,自行设计和研制出的五维控制磁悬浮轴承装置及其控制系统,在实验室成功进行了多次长时间悬浮旋转。并在其静态磁悬浮特性和动态磁悬浮特性试验的基础上,重点对磁悬浮轴承的悬浮能力和闭环控制系统进行了分析研究,结果表明,该磁悬浮轴承及其闭环控制系统能成功把9kg重的轴悬浮在空中高速旋转,为实际应用提供了理论基础和实践依据。     

磁悬浮飞轮滑模变结构主动振动控制研究

通过对不平衡扰动力作用下的磁轴承-转子系统进行建模,针对磁悬浮飞轮转子不平衡量引起的同频扰动,采用滑模变结构扰动观测器对不平衡扰动力和力矩进行观测。为得到低阶观测器,采用二阶跟踪微分器估计位移传感器输出信号的微分,得到传感器速度信号。将滑模观测器的输出引入磁轴承控制器,对观测得到的同频不平衡扰动力和力矩进行补偿。仿真结果表明,采用滑模变结构观测器可观测飞轮转子不平衡力和力矩,利用磁轴承控制器实现了对飞轮转子不平衡扰动的补偿。     

A practical robust nonlinear controller for maglev levitation system

In order to explore the precise dynamic response of the maglev train and verify the validity of proposed controller, a maglev guideway-electromagnet-air spring-cabin coupled model is developed in the first step. Based on the coupled model, the stresses of the modules are analyzed, and it is pointed out that the inherent nonlinearity, the inner coupling, misalignments between the sensors and actuators, and external disturbances are the main issues that should be considered for the maglev engineering. Furthermore, a feedback linearization controller based on the mathematical model of a maglev module is derived, in which the nonlinearity, coupling and misalignments are taken into account. Then, to attenuate the effect of external disturbances, a disturbance observer is proposed and the dynamics of the estimation error is analyzed using the input-to-state stability theory. It shows that the error is negligible under a low-frequency disturbance. However, at the high-frequency range, the error is unacceptable and the disturbances can not be compensated in time, which lead to over designed fluctuations of levitation gap, even a clash between the upper surface of electromagnet and lower surface of guideway. To solve this problem, a novel nonlinear acceleration feedback is put forward to enhancing the attenuation ability of fast varying disturbances. Finally, numerical comparisons show that the proposed controller outperforms the traditional feedback linearization controller and maintains good robustness under disturbances.     

磁悬浮轴承悬浮能力及控制系统分析研究

磁悬浮轴承以无摩擦、高转速、高精度、无需润滑等优点,成为高速或超高速回转机构中轴承发展的方向之一。本文依据电磁感应理论和自动控制原理,自行设计和研制出的五维控制磁悬浮轴承装置及其控制系统,在实验室成功进行了多次长时间悬浮旋转。并在其静态磁悬浮特性和动态磁悬浮特性试验的基础上,重点对磁悬浮轴承的悬浮能力和闭环控制系统进行了分析研究,结果表明,该磁悬浮轴承及其闭环控制系统能成功把9kg重的轴悬浮在空中高速旋转,为实际应用提供了理论基础和实践依据。