磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模技術(shù)及其虛擬樣機(jī)研究.pdf

1、磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是利用主動(dòng)或被動(dòng)磁力軸承對轉(zhuǎn)子進(jìn)行支承的系統(tǒng)，具有一般傳統(tǒng)支承技術(shù)所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)；虛擬樣機(jī)技術(shù)是能夠減少設(shè)計(jì)失誤、提高設(shè)計(jì)效率的先進(jìn)的產(chǎn)品開發(fā)方法；本文利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，對磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)虛擬樣機(jī)及建模技術(shù)進(jìn)行研究，旨在提高磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少開發(fā)時(shí)間、降低開發(fā)成本。本文的主要研究工作包括：
　　 分析了虛擬樣機(jī)技術(shù)和磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和存在的問題，在此基礎(chǔ)上，提出了基于 A

2、DAMS的磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)多領(lǐng)域協(xié)同仿真模型的開發(fā)流程。對磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了研究；分析了磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)虛擬樣機(jī)開發(fā)的支撐技術(shù)，包括系統(tǒng)參數(shù)化建模技術(shù)、多領(lǐng)域系統(tǒng)模型集成技術(shù)、ADAMS二次開發(fā)技術(shù)以及底層支撐技術(shù)等。
　　 對磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)虛擬樣機(jī)中主動(dòng)磁力軸承和永磁軸承的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。開發(fā)了主動(dòng)磁力軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能仿真等功能模塊，給出了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法。針對永磁軸承的設(shè)計(jì)，分析了永磁軸

3、承的基本結(jié)構(gòu)及相關(guān)的磁場分析和計(jì)算方法，重點(diǎn)研究了多環(huán)軸向充磁的永磁軸承的建模，用有限元法對永磁徑向軸承的承載力進(jìn)行了計(jì)算與分析，并將分析結(jié)果應(yīng)用于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，完成了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，與傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的對比實(shí)驗(yàn)表明，該設(shè)計(jì)降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)樣機(jī)的啟動(dòng)阻力矩，驗(yàn)證了研究結(jié)果的可行性及有效性。
　　 分析了復(fù)雜產(chǎn)品的多學(xué)科領(lǐng)域建模方法，提出了基于接口的磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)多學(xué)科領(lǐng)域建模方法。分析了建模過程中 ADAMS軟件

4、與其他相關(guān)軟件的協(xié)同。通過 ADAMS建立了磁懸浮轉(zhuǎn)子機(jī)械系統(tǒng)模型，利用 MATLAB/Simulink設(shè)計(jì)控制策略，將控制與機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行集成，完成了五自由度磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)機(jī)電統(tǒng)一虛擬樣機(jī)的建模，對協(xié)同仿真及虛擬傳感器的測量問題進(jìn)行了分析。
　　 根據(jù)多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模理論以及 ADAMS的柔性體建模方法，建立了柔性磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的 ADAMS、MATLAB和 ANSYS聯(lián)合仿真模型。
　　 對基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)