电磁轴承控制系统参数与刚度、阻尼的关系

针对轴承－转子－控制器组成的主动型电磁轴承系统，分析了其控制系统的稳定性，提出了具有实际意义的三种刚度及阻尼定义．计算机辅助分析提供了分析电磁轴承系统动态性能及复刚度的理论依据．所得结果均和一个五自由度控制磁悬浮轴承系统的实验结果相一致．     

电磁推力轴承的力学特性研究

文中讨论了计入推力盘静态倾斜影响后的电磁推力轴承的力学特性,导出了其静、动特性的系数公式,并结合某涡轮膨胀机的电磁推力轴承进行了实例计算．结果表明,推力盘的静态倾斜对电磁推力轴承的力学特性将产生显著影响,使得电磁推力轴承对系统中的电磁径向轴承产生强烈的耦合作用．该结果可用于五自由度电磁轴承转子系统的机电耦合的动力学分析．     

电磁轴承系统数学模型的研究

以主动型电磁轴承为研究对象,在介绍电磁轴承系统工作原理的基础上,建立了单自由度磁悬浮系统的数学模型．     

飞轮电池磁轴承系统结构及控制

文章提出了一种由径向永磁轴承与推力电磁轴承组成的单轴主动控制的飞轮电池磁轴承系统结构,径向永磁轴承提供径向恢复力和轴向悬浮力,推力电磁轴承提供轴向恢复力,在磁轴承系统数学模型的基础上,采用状态反馈控制的设计方法建立闭环控制系统,并进行计算机仿真。仿真结果表明,闭环系统在较短时间内达到稳定,具有良好的动态特性。     

气体轴承的动态特性分析及实验研究

针对气体静压主轴回转误差求解不准确的问题,提出了一种利用气膜阻尼模型预测气体轴承动态特性的计算方法,揭示了气膜阻尼影响气体轴承动态特性的内在机制。首先通过微扰动法和分离变量法对气体轴承的气膜阻尼系数建模并求解分析;然后将气膜阻尼系数引入轴承转子系统进行动力学建模,计算分析阻尼系数对气体轴承动态特性的影响;最后搭建气体轴承回转误差测量试验台,得到主轴实时回转跳动误差信号并与理论结果进行对比。实验结果表明:与未考虑气膜阻尼特性的回转跳动误差相比,考虑气膜阻尼特性计算的主轴回转跳动误差值更加接近实验测量值,考虑气膜阻尼特性使主轴跳动误差率减小了4.93%～8%。研究结果可为气体轴承动态特性的预测和精度控制提供理论参考。     

电磁永磁混合悬浮系统的建模仿真与实验

为了降低电磁悬浮系统产生的不参与列车牵引做功的大量悬浮能耗,系统中加入了永磁体,构成了混合悬浮系统,由永磁力抵消。一部分负载力,电磁系统实施快速调节保证动子稳定悬浮,基于等效法建立了混合悬浮系统的数学模型,仿真计算出混合悬浮系统的悬浮力,其值远大于计算得到的纯电磁系统的悬浮力。计算结果与实验结果比较基本一致,由此验证了所建立混合悬浮系统模型的正确性,说明混合悬浮系统具有小电磁电流和低悬浮能耗的优越特性。     

用于地铁机车的飞轮电池磁悬浮控制系统的设计

首先论述了将飞轮电池作为地铁机车的辅助动力的优越性和工作原理,提出了一种永磁和电磁混合控制的磁悬浮轴承设计方案,对磁悬浮轴承控制系统进行了动力学分析和建模仿真,设计了PID控制器,并对磁悬浮控制方案进行了实验研究,仿真和实验结果证实了本文提出的磁悬浮控制系统方案的可行性．     

电磁推力轴承磁路计算方法的改进

用有限元法对同向和反向偏流输入情况下各种结构布置形式的电磁推力轴承系统按整体模型进行磁场和承载力的计算,分析了不同结构型式对磁通分布和电磁力大小的影响。以磁路的基尔霍夫定律和欧姆定律为基础,将电磁推力轴承的整体磁场模拟为等效的电路网络,探讨了不同磁路的磁阻计算方法,然后通过简单的串、并联电路分析,算出整体磁场中的磁通分布和电磁力值,其结果与有限元分析相一致。确认了等效网路法对电磁轴承考虑漏磁影响的整体结构设计计算的适用性,并给出了具体的计算方法。     

交流永磁同步电机电磁噪声的分析与仿真

相比于电励磁电机,交流永磁同步电机具有效率高、运行可靠、维护简单等优点,这些优点使交流永磁同步电机得到了快速发展.电机运行过程中都会产生振动,所以对其电磁振动和噪声的仿真分析是研究低噪声交流永磁同步电机的基础.根据理论分析得出电机产生电磁振动的原因主要是由于电机内部产生了径向电磁力.首先建立电机的电磁力计算模型,提取径向磁通密度和径向电磁力,通过电磁力和声网格耦合建立电磁噪声模型,将结果与实验结果进行较验.验证结果一致,表明计算模型可靠,对交流永磁同步电机噪声情况预测提供了依据.     

电磁悬浮轴承刚度和阻尼设计

建立了电磁悬浮轴承的力学模型，对具有不平衡的转子的振动进行了控制分析，由于电磁悬浮轴承具有可控刚度和阻尼特性，因此可利用等效刚度和等效阻尼概念选择控制系统参数，简化设计过程，对一实例进行了具体分析，证实这种方法可行，分析结果还表明，若控制参数选择合理，将获得令人满意的减振效果。     

磁悬浮主被动飞轮和被动磁轴承轴向力设计分析

针对现有商业卫星用磁悬浮飞轮存在发射成本高、体积大、重量大、功耗大、结构复杂和控制难度大等缺陷,提出了采用三自由度自稳定被动磁轴承代替原有磁轴承方案的磁悬浮主被动飞轮。分别介绍了飞轮和被动磁轴承结构、工作原理;通过等效磁荷法对被动磁轴承轴向力和轴向力刚度进行了数学建模;采用数值分析法,对被动磁轴承不同高宽比和气隙宽度的轴向力—位移曲线进行分析比较,并基于工程实际,选用高宽比为2和气隙宽度为1mm的被动磁轴承模型;采用有限元法,对飞轮在仅轴向偏移、径向偏移扰动、径向扭转扰动和同时发生径向偏移扰动与径向扭转扰动四种工作状态下轴向力自稳定性进行了分析。研究结果表明,轴向自稳定性满足性能需求,该自稳定被动磁轴承为商业航天卫星的磁悬浮飞轮的性能提升与成本降低提供了新的思路。     

扭摆法测刚体转动惯量中空气阻尼的数值模拟

在测定刚体转动惯量实验中,将空气的阻尼分为粘性阻尼和压差阻尼,在似设粘性阻尼与速度成正比的情况下得到了非线性动力学方程．数值模拟结果娃示,强度不同的两种阻尼对刚体转动周期的影响有别．在综合研究的基础上,给出实验中能够减小空气阻尼引起误差的操作事项,对实验过程具有指导意义．     

MR-J型磁流变阻尼器性能测试与阻尼力预估模型

磁流变阻尼器阻尼力预估模型易受磁流变液磁感应强度一剪切屈服强度（B－τ）曲曲线精度及磁芯饱和效应的影响．导致阻尼器的预估阻尼力与实际阻尼力有较大偏差．针对上述问题,设计并制作了2个磁芯可更换的MR—J型磁流变阻尼器,通过对阻尼器的磁场分布和动力性能的测试,研究了磁芯面积、活塞节段数及磁场分布对阻尼器力学性能的影响：结合实测结果与有限元分析结果,提出了B－τ曲线的实用识别方法,建立了考虑磁芯饱和效应的阻尼力预估模型研究表明：磁流变阻尼器的磁场分布和阻尼力随磁动势上升存在明显的磁芯饱和效应,且阻尼器的饱和磁动势随磁芯面积增大而增大;所提出的磁流变液B－τ曲线实用识别方法能正确描述阻尼器实际工作状态下磁流变液的性能参数：所提出的阻尼力预估模型能较为精确地预估磁流变阻尼器的实际阻尼力．     

新型混合径向磁轴承结构及其磁力特性

针对当前永磁偏置径向磁轴承的永磁磁路的磁通密度低,磁力小,缺乏自稳定的问题,提出一种应用于立式轴流泵的新型混合径向磁轴承结构.应用分子电流法及虚位移定理建立新型混合径向磁轴承承载力的非线性模型及其线性化方程,分析得出新型径向混合磁悬浮轴承在径向某个自由度上具有自稳定的特点,且永磁轴承可以减小系统总的位移负刚度.研究结果表明,采用Halbach阵列结构后,混合磁轴承气隙的磁通密得到很大提高.电流刚度和位移刚度与平衡点的初始电流及初始间隙密切相关,在平衡位置附近电流刚度和位移刚度呈线性变化,当气隙增大时仍保持较好的线性度,而当气隙减小时呈现一定的非线性特性.     

新型磁流变阻尼器的设计和试验

 针对磁流变阻尼器存在的过热、结构复杂、磁场利用率不高和沉淀等问题,结合车辆减振对阻尼器拉压阻尼力成比例控制的需求,设计了磁场外置的旁路式、液体单向流动的新型车用磁流变阻尼器,并完成样机试制和台架拉压试验。新型磁流变阻尼器在工作原理和结构上都有突出特点,有效解决了磁场利用效率,输出拉、压力的匹配,沉淀和多自由度受力的问题。将阻尼发生装置设计成外置串联结构,线圈置于缸筒内且靠近筒壁,减小了阻尼器的径向尺寸,散热条件好,便于维修。实验设计准确合理。通过试验分析励磁电流、振幅、频率对阻尼力的影响,新型磁流变阻尼器的拉压阻尼力成比例控制结构设计合理有效,可满足车辆减振对阻尼器阻尼力控制的要求;平行圆盘缝隙式阻尼发生装置能明显提高磁流变阻尼器的磁场利用率,使阻尼力范围更大,更易控制。新型磁流变阻尼器的设计为改进和其性能提供了新的技术途径,为车辆减振应用提供了一种有效可行的新型阻尼装置和重要的研究依据。     

主动磁悬浮轴承中磁环的变形与受力分析

通过理论分析与数值计算对主动磁悬浮轴承转子磁环的变形和受力进行了研究 ,求出了非对称磁力产生的应力分布 ,进而给出了磁环的位移分布 .利用迭代方法考虑了磁环位移和磁力的耦合作用 ,所得数值计算结果与实际相符 .     

基于磁势矢模型的电磁直线驱动装置解析建模

针对目前有限元法求解电磁直线驱动装置稳态电磁特性时运算周期长、计算效率较低的问题,提出研究此类驱动装置的解析建模方法。以直驱式自动变速器用动圈式电磁直线驱动装置为例,建立了驱动装置磁场泊松方程,引入磁势矢模型推导了磁场分布方程,并结合边界条件得到了径向气隙磁通密度及电磁力表达式,以此获悉驱动装置稳态电磁特性。结果表明,解析模型与有限元模型的求解误差最小为0.6%,最大为6.6%,与试验误差不超过2.5%,有限元及试验均验证了模型的正确性与精确性。所提方法在确保求解精度的前提下求解过程简单且通用性好,为实现电磁直线驱动装置的模块化设计和无位移传感器控制提供了理论参考,对丰富和发展全电集成动力系统控制方法有一定的理论意义和工程应用价值。     

风洞模型角度调节机构的动态特性分析

为了验证风洞模型角度调节机构以某种频率工作时,机械系统的惯量、刚性及阻尼对试验结果是否有影响,建立了角度调节机构的动力学方程及相对应的数学模型,并用MATLAB/SIMULINK软件进行动态特性分析;机构中构件存在惯性,并且具有一定的刚性及阻尼,由于风洞模型角度调节机构是一种精度要求较高的系统,为保证计算结果的准确性,在建立角度调节机构的动力学方程时必须考虑这些因素;当角度调节机构处于极限工况时,仿真结果表明:模型输出轴的角位移动态响应曲线基本上与期望曲线重合,只存在极小的误差,机械系统的惯量、刚性及阻尼对试验结果的影响是极小的。     

基于传递函数的三线摆法转动惯量测量分析

在传统三线摆方法的基础上,引入传递函数的方法,推导出基于传递函数的三线摆系统转动惯量表达式,考虑了空气阻力和其它阻尼情况对三线摆系统的影响,同时可一定程度增大系统摆动角度,克服了三线摆系统小角度摆动周期测量误差大的缺点.应用最小条件系统识别法,可最终求得被测物体转动惯量.