轴向混合磁轴承工作原理和参数设计

在介绍轴向混合磁轴承结构和工作原理的基础上,阐述了悬浮力的产生机理,用等效磁路法对永磁和励磁混合磁轴承磁路进行了计算,推导出磁轴承吸力方程,导出了磁轴承力/位移系数、力/电流系数和最大承载力的数学表达式,给出了磁轴承气隙磁感应强度、磁极面积、气隙长度、电磁铁参数和永磁体参数等设计和计算方法.     

基于电感矩阵的无轴承电机径向悬浮力模型

介绍了无轴承电机工作原理,以附加二极悬浮力绕组的四极无轴承电机为研究对象,建立适用于圆柱型和凸极型转子的无轴承电机的通用电感矩阵模型,进而推导出径向悬浮力通用数学模型.基于该数学模型,以无轴承同步磁阻电机和无轴承永磁同步电机为例,得出径向悬浮力公式和径向悬浮力计算值,并分别与用ANSYS有限元分析软件计算的径向悬浮力数值进行对比.模型计算结果与ANSYS分析结果基本吻合,该径向悬浮力数学模型的正确性得到验证.     

五自由度无轴承同步磁阻电机逆系统解耦控制

在阐述二自由度无轴承同步磁阻电机和三自由度混合磁轴承工作原理基础上,推导出五自由度无轴承同步磁阻电机状态方程,采用逆系统方法将五自由度无轴承同步磁阻电机这一非线性、强耦合的多输入多输出系统解耦并线性化为伪线性系统,并应用线性系统理论设计闭环控制器,最后采用Matlab软件环境构建了仿真系统,对转子起浮特性及解耦性能进行了仿真。仿真结果表明:这种解耦控制策略能够实现五自由度无轴承同步磁阻电机各个被控量之间的动态解耦,并且系统具有良好的动、静态性能。     

基于磁链等效虚拟绕组电流分析方法的无轴承电机径向悬浮力控制

无轴承电机具有两套互相耦合的定子绕组, 即转矩绕组和悬浮力绕组, 对其进行解耦控制是保证无轴承电机悬浮运行的难点和关键. 以磁链等效虚拟绕组电流概念为核心, 提出一种简捷、可靠、准确的分析方法. 采用该分析方法, 证明了无轴承电机悬浮运行条件: P_B = P_M ± 1; 得出电机旋转条件下, 在转子整个圆周内产生单一方向的稳定的径向悬浮力必须满足的条件——悬浮力绕组与转矩绕组相序相同、电流频率相等. 在此基础上, 给出实现无轴承电机悬浮运行的控制策略, 并对表面贴装式无轴承永磁同步电机样机进行了实验研究. 实验结果表明: 基于该分析方法, 对无轴承永磁同步电机径向悬浮力的理论分析与实验结果相吻合, 并能得到稳定的、可靠的径向悬浮力, 从而证明了该控制策略的正确性与可行性.     

赖氨酸发酵过程关键变量多模型软测量建模及其在线监控系统设计

针对目前赖氨酸生产过程中发酵产物品质参量难以实时测量,现有软测量模型精度不高、鲁棒性差的问题,提出了一种基于ISCA-LSSVR的赖氨酸发酵过程多模型软测量方法.首先,利用改进的满意聚类算法(ISCA)将样本数据集划分为c个子集;其次,利用最小二乘支持向量回归机(LSSVR)对每个子集分别构建子模型;随后,利用粒子群优化算法和退火算法协同优化模型参数;然后,加权融合各子模型输出得到最终系统输出;最终,设计了由上位机数据处理模块和下位机数据采集模块共同组成的赖氨酸发酵过程关键变量的智能实时监控系统.试验仿真结果表明,相较于传统单一LSSVR预测模型,ISCA-LSSVR模型对产物、基质、菌体质量浓度的预测精度分别提高了5.01％、3.62％和6.78％,模型泛化能力得到了较大提高.     

三自由度混合磁悬浮轴承耦合特性

介绍了三自由度永磁和励磁混合磁轴承基本结构和悬浮力产生的工作原理；用等效磁路法对永磁和励磁混合磁轴承的磁路进行了分析，得出了悬浮力数学表达式；利用Matlab对磁轴承各自由度之间运动、磁路之间的耦合特性进行了计算分析，给出了三维网格图。理论分析表明各自由度在平衡位置附近时，运动之间没有耦合；各自由度控制磁通是相互独立的，磁路之间不存在耦合。试验表明：在不考虑运动、磁路耦合情况下，采用分散独立的PID控制方法，实现了磁轴承稳定工作，并且满足磁轴承性能控制要求。     

无轴承同步磁阻电机设计及有限元分析

针对无轴承同步磁阻电机中转矩绕组和径向悬浮力绕组设计的特殊性,提出了传统电机定子绕组的二分法.基于无轴承同步磁阻电机径向悬浮力产生原理,推导出径向悬浮力数学模型.采用二分法设计了功率为0.5 kW,转矩绕组极对数PM=2,径向悬浮力绕组极对数PB=1的无轴承同步磁阻电机试验样机.用ANSYS模拟了无轴承同步磁阻电机的磁...     

基于双重傅立叶变换的永磁转子涡流损耗分析

为了优化永磁转子结构,降低转子涡流损耗,分析了表面贴式高速永磁同步电机气隙磁场齿槽效应产生的转子涡流损耗.研究了表面贴式永磁同步电机转子永磁体磁化模式,建立了永磁同步电机转子涡流损耗数学模型,分析了永磁同步电机静态气隙磁场,提取气隙磁场样本数据.采用双重傅里叶变换,研究和比较了四极永磁同步电机永磁体在Halbach磁化和平行磁化时,由齿槽效应引起的气隙磁场时空谐波和对应的转子涡流损耗,并采用瞬态有限元法计算了空载时的转子涡流损耗.结果表明:永磁体采用Halbach磁化模式,能够有效降低气隙磁场高次谐波,转子涡流损耗约为平行磁化时的34%.     

无轴承异步电机最小二乘支持向量机逆解耦控制

为了实现无轴承异步电机径向悬浮力、转速和磁链的非线性动态解耦控制,提出了基于最小二乘支持向量机逆的解耦控制策略,在分析无轴承异步电机原系统可逆的基础上,首先采用最小二乘支持向量机逼近原系统逆模型,然后将逆模型串接于原系统之前构成伪线性复合系统,将无轴承异步电机线性化解耦成径向二自由度位移子系统、转速子系统以及磁链子系统,最后为了进一步提高整个控制系统性能,为伪线性复合系统设计了闭环控制器,并采用Matlab对控制方法解耦性能进行了仿真.仿真结果表明:该方法能够成功实现无轴承异步电机系统的非线性解耦控制,并且系统具有优良的鲁棒性和动、静态性能,克服了传统解析逆解耦控制方法过分依赖于系统模型的缺点.