带阻尼器磁悬浮系统动态特性研究

论文摘要

本文在一般五自由度磁悬浮轴承转子系统的基础上增加一磁悬浮阻尼器,研究了带阻尼器磁悬浮轴承转子系统的动态性能。主要研究内容如下:1)论述了系统各环节的设计方法;建立了加阻尼器前后磁悬浮轴承转子系统的数学模型。2)分析磁悬浮阻尼器对系统性能的影响。编写了相关程序,分析了加阻尼器前后磁悬浮轴承转子系统的稳定区域、固有频率及相应的振型、不平衡响应。3)分析了传感器时间常数、功放时间常数和陀螺力矩对系统的稳定区域、固有频率及相应的振型、不平衡响应的影响。4)设计制作了试验台机械装置、传感器、控制器、功率放大器等。5)通过试验模态分析和高速旋转实验分析了加阻尼器前后磁悬浮轴承转子系统的稳定区域、固有频率及相应的振型、不平衡响应;通过对系统在静态下和高速旋转状态下控制参数的稳定区域的实验研究,分析了时间常数和陀螺力矩的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本课题的研究目的,意义和目标
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究意义
• 1.2.3 研究目标
• 1.3 阻尼器简介
• 1.4 国内外现状分析
• 1.5 本文所做的工作和章节安排
• 1.5.1 本文所做工作
• 1.5.2 章节安排
• 第二章 磁悬浮轴承转子系统的设计
• 2.1 系统的结构
• 2.2 系统各环节的设计
• 2.2.1 传感器的选择
• 2.2.2 功率放大器的设计
• 2.2.3 控制器的设计
• 2.2.4 磁悬浮轴承的设计
• 2.2.5 磁悬浮阻尼器的设计
• 2.2.6 转子的设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 带阻尼器磁悬浮系统动态特性分析
• 3.1 系统建模
• 3.1.1 转子离散化模型
• 3.1.2 不带支承的节点方程
• 3.1.3 轴承处的节点运动方程
• 3.1.4 系统的无量纲化
• 3.2 不带阻尼器系统动态特性的分析
• 3.2.1 系统刚度和阻尼
• 3.2.2 控制参数的稳定区域
• 3.2.3 系统的固有频率及振型
• 3.2.4 系统的不平衡响应
• 3.3 带阻尼器系统动态特性分析
• 3.3.1 控制参数的稳定区域
• 3.3.2 系统的固有频率和振型
• 3.3.3 不平衡响应
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统实验分析
• 4.1 静态悬浮下试验模态分析
• 4.1.1 不带阻尼器系统试验模态分析
• 4.1.2 带阻尼器系统试验模态分析
• 4.2 控制参数稳定区域
• 4.3 高速旋转实验
• 4.4 本章小结
• 第五章 对系统性能影响因素的分析
• 5.1 单自由度磁悬浮系统PID 控制模型
• 5.2 控制参数对系统性能的影响
• 5.2.1 比例系数
• 5.2.2 积分系数
• 5.2.3 微分系数
• 5.3 时间常数对系统性能影响的理论分析
• 5.3.1 传感器时间常数的影响
• 5.3.1.1 对控制参数稳定区域的影响
• 5.3.1.2 对模态阻尼的影响
• 5.3.1.3 对不平衡响应的影响
• 5.3.2 功放时间常数的影响
• 5.3.2.1 对控制参数稳定区域的影响
• 5.3.2.2 对模态阻尼的影响
• 5.3.2.3 对系统不平衡响应的影响
• 5.4 陀螺力矩对系统性能影响的理论分析
• 5.4.1 对控制参数稳定区域的影响
• 5.4.2 陀螺力矩对系统模态特性的影响
• 5.4.3 陀螺力矩对不平衡响应的影响
• 5.5 时间常数和陀螺力矩对系统性能影响的实验分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 本文结论
• 6.2 本文的创新点和研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的研究成果及发表的学术论文