| 【中文题名】 | 无位置传感器磁力轴承的研究 |
| 【英文题名】 | Research on Sensorless Position Magnetic Bearing |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-10 |
| 【中关键词】 | 无传感器磁力轴承,小信号注入测试法,位移自检测,功率放大器,, |
| 【英关键词】 | Sensorless magnetic bearing,Small test-signal injection method,Position self-sensing,Power amplifier, |
| 【分类导航】 | 工业技术>机械、仪表工业>机械零件及传动装置>转动机件>轴承> |
| 【论文摘要】 |
磁力轴承以无接触、无磨损、能耗低和无需润滑等传统轴承无法比拟的优点而备受瞩目。目前为了实现磁力轴承系统转子的位置控制，多采用位置传感器。为了降低成本、减少磁力轴承的轴向尺寸和提高系统的可靠性，无位置传感器磁力轴承的研究和推广应用势不可挡。
本文在分析单自由度磁力轴承的基础上，建立了磁力轴承的数学模型，并对其稳定性进行了分析。本文主要研究了无位置传感器转子位置检测的两种方法，即小信号注入测试法和差动变压器测试法。小信号注入测试法是在功放输入端加入高频小信号作为测试信号，从线圈两端电压中提取含有转子位移信息的电感上高频信号的交流分量，通过带通滤波、一级放大、差动相减、解调和低通滤波电路后可获得与转子位移成比例的直流电压信号。差动变压器法是提取从偏置线圈互感过来的电压信号经整流和低通滤波电路后得到与转子位移成比例的直流信号。在对两种位移检测方法进行仿真比较分析后，可知小信号注入测试法可以更准确地获取转子的位移信息，且检测电路的设计更简单。因此本文采用小信号注入测试法进行位置检测。
在设计了无传感器磁力轴承的位置自检测电路后，本文又设计了无传感器磁力轴承系统的控制器和功率放大器。对所设计的控... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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ABSTRACT |
4-7 |
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第1章 绪论 |
7-14 |
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1.1 课题来源及研究的目的与意义 |
7-10 |
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1.1.1 课题来源 |
7 |
|
1.1.2 课题研究的目的与意义 |
7-8 |
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1.1.3 国内外研究现状 |
8-10 |
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1.2 磁力轴承的特点及分类 |
10-11 |
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1.2.1 磁力轴承的特点 |
10 |
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1.2.2 磁力轴承的分类 |
10-11 |
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1.3 磁力轴承的发展趋势 |
11-12 |
|
1.4 无位置传感器磁力轴承的概述 |
12-13 |
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1.5 本文研究的主要内容 |
13-14 |
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第2章 磁力轴承系统的组成及其数学模型 |
14-22 |
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2.1 磁力轴承系统的组成 |
14-17 |
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2.1.1 主动磁力轴承 |
15-16 |
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2.1.2 无位置传感器磁力轴承 |
16-17 |
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2.2 磁力轴承系统的数学模型的建立 |
17-21 |
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2.2.1 单自由度磁力轴承控制系统的数学模型 |
17-20 |
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2.2.2 磁力轴承系统的开环传递函数 |
20 |
|
2.2.3 磁力轴承系统的闭环稳定性分析 |
20-21 |
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2.3 本章小结 |
21-22 |
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第3章 磁力轴承转子位移自检测技术研究 |
22-37 |
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3.1 位移检测原理 |
22-26 |
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3.1.1 流控型与压控型系统的分析 |
23-26 |
|
3.1.2 系统参数的设计 |
26 |
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3.2 小信号注入测试法研究 |
26-28 |
|
3.2.1 小信号注入测试法原理概述 |
26-27 |
|
3.2.2 小信号注入测试法原理分析 |
27-28 |
|
3.3 差动变压器测试法研究 |
28-31 |
|
3.3.1 差动变压器测试法原理概述 |
28-29 |
|
3.3.2 差动变压器测试法原理分析 |
29-31 |
|
3.4 主要实现电路 |
31-33 |
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3.4.1 稳幅的RC桥式振荡电路 |
31-32 |
|
3.4.2 解调电路 |
32-33 |
|
3.5 位移检测电路的仿真 |
33-36 |
|
3.6 本章小结 |
36-37 |
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第4章 无位置传感器磁力轴承系统控制器的研究 |
37-47 |
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4.1 磁力轴承的PID控制 |
37-41 |
|
4.1.1 PID控制器工作原理 |
37-38 |
|
4.1.2 磁力轴承系统对控制器的要求 |
38 |
|
4.1.3 PID控制器设计 |
38-41 |
|
4.2 用于无位置传感器磁力轴承的PID控制器 |
41-43 |
|
4.3 PID控制器仿真 |
43-46 |
|
4.4 本章小结 |
46-47 |
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第5章 无传感器磁力轴承系统功率放大器的研究 |
47-60 |
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5.1 功率放大器的分类 |
47-53 |
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5.1.1 线性功放和开关功放 |
48-50 |
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5.1.2 电压—电流型功放 |
50-53 |
|
5.2 功放电流的变化率和电磁力的变化率 |
53-55 |
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5.2.1 电流变化率 |
53-54 |
|
5.2.2 电流的响应速度和电磁力变化率 |
54-55 |
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5.3 用于小信号注入测试法的功率放大器 |
55-57 |
|
5.4 功率放大电路仿真 |
57-59 |
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5.5 本章小结 |
59-60 |
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第6章 总结与展望 |
60-62 |
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6.1 本文工作的总结 |
60-61 |
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6.2 今后工作的展望 |
61-62 |
|
参考文献 |
62-65 |
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作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
65-66 |
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致谢 |
66 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.92740 |
