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《主動(dòng)磁懸浮軸承的分析及優(yōu)化》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterSimulationandOptimizationonRadialActiveMagneticBearingAuthor:ZhangHuayiAdvisor:Prof.FanQifuSchoolofElectronicsandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaFebruary23,2010主動(dòng)磁懸浮軸承的分析及優(yōu)化摘要在磁懸浮領(lǐng)域中，應(yīng)用
2、最廣泛的就是磁懸浮軸承。它是利用電磁力將轉(zhuǎn)軸懸浮在磁場(chǎng)中，使轉(zhuǎn)子在空間無(wú)機(jī)械接觸、無(wú)磨損地旋轉(zhuǎn)的一種新型高性能軸承。由于具有無(wú)需潤(rùn)滑、無(wú)油污染、壽命長(zhǎng)以及適用于許多應(yīng)用環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，因而具有一般傳統(tǒng)軸承所無(wú)法比擬的優(yōu)越性，因此近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究都頗為重視。為了提高磁懸浮軸承的性能，需要合理設(shè)計(jì)磁軸承的結(jié)構(gòu)，這就要求對(duì)磁軸承的電磁場(chǎng)以及磁懸浮力有深入的了解，為此本文基于有限元分析軟件COMSOLMultiphysics建立了主動(dòng)磁軸承系統(tǒng)的有限元分析模型，通過(guò)仿真對(duì)磁懸浮軸承在單側(cè)磁極作用和差動(dòng)磁極作用兩種工作方式下，激勵(lì)電流、氣隙寬度、磁極寬度、偏心等因素對(duì)其電磁力
3、的影響進(jìn)行了深入細(xì)致的探討。然后，本文探討了一種將優(yōu)化軟件iSIGHT與COMSOLMultiphysics相結(jié)合來(lái)對(duì)磁懸浮軸承進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，并采取序列二次規(guī)劃算法對(duì)磁軸承進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出了相應(yīng)條件下磁軸承的最優(yōu)參數(shù)，取得了滿意的結(jié)果，從優(yōu)化結(jié)果來(lái)看：COMSOL與iSIGHT軟件相結(jié)合來(lái)對(duì)磁懸浮軸承進(jìn)行分析設(shè)計(jì)是一個(gè)快捷、有效的方法.最后，為磁軸承系統(tǒng)建立單自由度的控制模型，本文采用經(jīng)典的PID控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)單自由度磁軸承系統(tǒng)的閉環(huán)控制，并給出了閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真和分析結(jié)果，完成了整個(gè)磁懸浮軸承系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。第I頁(yè)本文的研究結(jié)果可以為磁懸浮軸承的電磁
4、場(chǎng)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)，也為進(jìn)一步的磁軸承的多物理建模和仿真分析以及多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化等提供了一個(gè)可行的途徑，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：磁懸浮軸承，有限元，COMSOL，iSIGHT第II頁(yè)SimulationandOptimizationonRadialActiveMagneticBearingABSTRACTRadialactivemagneticbearing(AMB)isatypicalsysteminmagneticsuspensionfield.Theactivemagneticbearingcansupportarotorwithoutconta
5、ctbyusingelectromagneticforce.Withtheadvantageofunlubricated,littleoilcontaminated,longlife-spanandtheadaptabilityofvariousenvironment,AMBiswidelyused.SotheresearchonAMBismoreandmorefurther.Itisreasonabletodesignthestructureofactivemagneticbearingproperlyfortheimprovementofitsperforman
6、ce.BasedonfiniteelementanalysissoftwareCOMSOLMultiphysics,thesimulationofAMBisstudiedwhilethesuspendingforceofAMBiscalculated.First,webuildedupadynamicparametermodel,sowecananalyzethemagneticfielddistributionandmagneticforceatanarbitrarysize.Thenwediscussedsomeelementwhichaffectmagneti
7、cfiledsuchascoilcurrent,airgap,polewidthandrotorbiasundertwoworkingmode.ThentheoptimizationprocessofAMBmodelispresentedonthebasisofoptimizationsoftwareiSIGHTtogetherwithCOMSOL,duringwhichtheAMBmodeliscalledautomaticallybyiSIGHT.Weusedsequentialquadraticprogrammingmethodandtheresultsh
