立式飛輪電池磁懸浮軸承μ控制器設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、飛輪電池是一種革命性的儲(chǔ)能方式，具有儲(chǔ)能密度高、綠色無污染的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今各國(guó)研究的熱點(diǎn)之一。磁懸浮軸承作為一種無接觸的支承技術(shù)，是飛輪電池的重要部件。本文首先討論了立式飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法方面的問題，并重點(diǎn)探討了磁懸浮軸承μ控制器的設(shè)計(jì)問題。
　　 為保證高速飛輪轉(zhuǎn)子平穩(wěn)運(yùn)行，有必要對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析以確定其臨界轉(zhuǎn)速以及不平衡響應(yīng)。討論了不同徑向軸承剛度對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響。在此基礎(chǔ)上，為減小轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)，采

2、用梯度投影法，以飛輪轉(zhuǎn)子各關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)位移振幅最小為優(yōu)化目標(biāo)，以飛輪轉(zhuǎn)子各軸段長(zhǎng)度為優(yōu)化變量對(duì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化后最大位移振幅減小了40％，平均減小11％，達(dá)到了良好的優(yōu)化效果。
　　 控制器是磁懸浮軸承設(shè)計(jì)的核心。本文設(shè)計(jì)了基于μ分析與綜合理論的軸向磁懸浮軸承單自由度控制器和徑向磁懸浮軸承四自由度集中控制器。軸向控制器方面，由于轉(zhuǎn)子在軸向上采用永磁和電磁軸承混合的設(shè)計(jì)，永磁力在線性化方面造成一定誤差。為保證轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮，