磁懸浮軸承重構(gòu)過程中PID控制參數(shù)對剛度的影響研究.pdf

1、冗余設(shè)計是提高磁懸浮軸承可靠性的最有效途徑和方法。具有冗余結(jié)構(gòu)的磁懸浮軸承重構(gòu)后的剛度是磁懸浮軸承最重要的技術(shù)指標，它決定著所支承轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性。本文研究控制參數(shù)對磁懸浮軸承重構(gòu)剛度的影響。
　　首先，本文介紹了磁懸浮軸承剛度和容錯控制方面的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。介紹了磁懸浮軸承的容錯控制的重要意義，以及磁懸浮軸承線圈失效后的剛度變化情況，推導(dǎo)了磁懸浮軸承以單磁極對和差動連接方式工作時等效剛度的理論公式。理論表明：控制器參數(shù)、功率放大

2、器和傳感器的增益、頻率都是影響等效剛度的因素。
　　其次，在MATLAB/Simulink中建立磁懸浮軸承系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析了重構(gòu)過程中控制參數(shù)對磁懸浮軸承性能的影響。仿真結(jié)果顯示：控制參數(shù)在一定的范圍內(nèi)，可以滿足磁懸浮軸承系統(tǒng)穩(wěn)定地從正常狀態(tài)過渡到失效狀態(tài)。然后對磁懸浮軸承剛度的測試進行了仿真分析，將仿真測試出的磁懸浮軸承剛度與理論公式計算得到的剛度值進行對比,結(jié)果表明兩者具有較好的一致性。通過調(diào)整控制參數(shù)的方法，測試了不同控

3、制參數(shù)對應(yīng)的剛度值。此外，還研究了差動連接的磁懸浮軸承系統(tǒng)不同失效形式下的重構(gòu)過程以及剛度的變化。結(jié)果表明，磁懸浮軸承系統(tǒng)在一定的控制參數(shù)范圍內(nèi)能夠完成重構(gòu)并且保持剛度不變。
　　最后，在一個單自由度磁懸浮軸承重構(gòu)實驗裝置上進行了重構(gòu)以及剛度測量實驗，對上述理論分析進行實驗驗證。當磁懸浮系統(tǒng)以單磁極對方式工作時，得出在線圈失效后可以完成重構(gòu)過程的控制參數(shù)范圍。然后對磁懸浮軸承的剛度進行測試，得出失效前與失效后的剛度值。此外，還研究