磁悬浮轴承—转子系统的运动稳定性与控制研究

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1、分类号：TH113,O231密级：UDC：531编号：15-080100-08M河北工业大学硕士学位论文磁悬浮轴承-转子系统的运动稳定性与控制研究论文作者：吴亮亮学生类别：全日制学科门类：工科学科专业：力学指导教师：李欣业职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicsRESEARCHONMOTIONSTABILITYANDCONTROLOFMAGNETICBEARING-ROTORSYSTEMbyWuLiangliangSu

2、pervisor:Prof.LiXinyeApril2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段

3、保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文摘要本文对磁悬浮轴承—转子系统的运动稳定性与控制进行了系统的理论分析，主要完成了如下工作：(1)阐述了磁悬浮轴承—转子系统的原理，应用二元Taylor展开对电磁力做近似化处理，选用了PD控制策略并应用MATLAB对闭环控制模型进行仿真分析，通过对比不同控制参数下系统

4、的阶跃响应来选定合适的控制参数。在竖直方向上建立单自由度系统的动力学模型，对模型进行仿真来确定合适的PD控制参数，从而实现转子稳定悬浮的控制目标。(2)对两自由度磁悬浮轴承—刚性转子系统进行建模，采用PD控制策略并应用MATLAB对模型进行数值仿真，通过分析不同分岔参数取值情况下系统的相图和庞加莱映射图来呈现系统的动力学特性。分析电磁力的高阶非线性项对磁悬浮轴承—刚性转子系统非线性动力学特性的影响。(3)对磁悬浮轴承—柔性转子系统进行建模并对模型进行数值仿真，分析不同参数取值情况下系统的非线性动力学特性。利用Workbench仿真计算柔性转

5、子在不同弹性支承作用下的振动特性，以确定适宜于柔性转子的弹性支承刚度，为系统的支承结构的设计和控制参数的选取提供理论指导。关键词：磁悬浮轴承，PD控制，数值仿真，非线性动力学，柔性转子I河北工业大学硕士学位论文ABSTRACTInthispaper,themotionstabilityandcontrolofmagneticbearing-rotorsystemareinvestigated.thefollowingworksarepresented:(1)Itiselaboratedthattheprincipleofmagneticbear

6、ing-rotorsystem,twoparametersTaylorseriesexpansionformulaisusedtoapproximateanalysiselectromagneticforce,PDcontrolstrategyisselectedinthemodel,MATLABisappliedtoanalyzethemodelofclosed-loopcontrol,undertheconditionsofdifferentcontrolparameters,appropriatecontrolparametersares

7、electedforPDstrategybycomparingtheresponsegraph.ThedynamicmodelofsingleDOFsystemisestablishedintheverticaldirection,theappropriateparametersofPDcontrolisselectedthroughnumericalsimulationforthemodel,thenthecontrolobjectiveisrealizedthattherotorcanbesustainedstabilityinasuspe

8、nsioncondition.(2)2-DOFmagneticbearing-rigidrotorsystemismodeledunderthecon