电磁轴承有限元分析、结构设计及控制

【摘要】：本论文主要讨论了主动电磁轴承(Active Magnetic Bearing,AMB)动力特性的有分析、结构设计及基础运动时电磁轴承—转子系统的动力特性等问题,同时相应地了基于ANSYS的电磁轴承特性有限元分析系统及结构优化系统。 主要内容如下。 (1) 电磁轴承动力特性有限元分析 本章分别用解析法和有限元法对电磁轴承的动力特性进行了分析,包括磁感应和电磁力计算等,并对分析结果进行了比较;同时,利用VB软件二次开发了基于A(?)软件的电磁轴承动力特性有限元分析系统,在考虑了材料的非线性、转子偏心等情对不同磁极的电磁轴承进行了建模和分析。最后,本章简单地探讨了电磁结构的三限元分析。 (2) 电磁轴承结构设计 本章分别讨论了径向电磁轴承和推力电磁轴承的结构参数设计问题,建立了径磁轴承优化模型;以单位长度的最大承载力和最小体积为优化目标,在三种结构约件下,对径向轴承进行了优化设计;最后,利用上章开发的电磁轴承动力特性有限析系统讨论了优化系统默认参数的选择问题。 (3) 基础运动时电磁轴承—转子系统动力特性的分析 本章简单地讨论了在基础运动时电磁轴承—转子系统的动力特性问题,建立了运动微分方程和系统状态方程组,并对采用PID控制策略的单/双自由度电磁轴承子系统在基础运动条件下的动力特性进行了仿真分析,最后,简单地探讨了基础运电磁轴承—转子系统的振动控制问题。