磁悬浮电主轴用三极混合磁轴承非线性研究与结构优化PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 磁悬浮电主轴的研究背景及意义 1

1.2 磁悬浮电主轴的国内外研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 4

1.3 研究内容 6

第2章 电主轴五自由度磁悬浮支承系统设计 8

2.1 三极磁轴承的结构形式 8

2.1.1 三极主动磁轴承 8

2.1.2 三极混合磁轴承 12

2.2 磁悬浮支承系统结构及最大承载力要求 17

2.2.1 五自由度磁悬浮电主轴结构 17

2.2.2 磁轴承承载力 18

2.3 三极径向-轴向混合磁轴承工作原理与数学模型 19

2.3.1 三极径向-轴向混合磁轴承工作原理 19

2.3.2 三极径向-轴向混合磁轴承悬浮力数学模型 20

2.4 三极混合磁轴承工作原理与数学模型 22

2.4.1 三极混合磁轴承工作原理 22

2.4.2 三极混合磁轴承悬浮力数学模型 24

2.5 磁轴承参数设计 25

2.5.1 逆变器驱动对径向承载力的影响 25

2.5.2 三极径向-轴向混合磁轴承参数设计 32

2.5.3 三极混合磁轴承参数设计 36

2.6 本章小结 38

第3章 径向悬浮力-电流特性分析 39

3.1 三极径向-轴向混合磁轴承径向悬浮力-电流特性 39

3.1.1 径向悬浮力-电流特性非线性分析 40

3.1.2 径向悬浮力-电流特性耦合性分析 41

3.1.3 有限元仿真分析 42

3.2 三极混合磁轴承径向悬浮力-电流特性 47

3.2.1 径向悬浮力-电流非线性分析 48

3.2.2 径向悬浮力-电流耦合性分析 49

3.2.3 有限元仿真分析 50

3.3 本章小节 53

第4章 模糊神经网络逆解耦控制 54

4.1 三极磁轴承的控制技术及无传感技术 54

4.1.1 三极磁轴承的控制技术 54

4.1.2 三极磁轴承的无传感技术 57

4.2 逆系统基本原理 59

4.3 模糊神经网络 61

4.4 基于模糊神经网络逆的三极径向-轴向混合磁轴承解耦控制 62

4.4.1 三极径向-轴向混合磁轴承可逆性分析 62

4.4.2 模糊神经网络逆模型构建 65

4.4.3 模糊神经网络逆解耦控制 67

4.4.4 仿真结果 67

4.5 基于模糊神经网络逆的三极混合磁轴承解耦控制 70

4.5.1 三极混合磁轴承的可逆性分析 70

4.5.2 三极混合磁轴承模糊神经网络逆模型构建 72

4.5.3 三极混合磁轴承模糊神经网络逆解耦控制 72

4.5.4 控制系统仿真结果 73

4.6 本章小节 75

第5章 数字控制系统设计与实验研究 76

5.1 三极磁轴承的驱动方式 76

5.2 数字控制系统硬件设计 78

5.2.1 数字控制器 80

5.2.2 位移接口电路 82

5.2.3 轴向功率放大器 84

5.2.4 径向三相功率变换器 85

5.3 数字控制系统软件设计 90

5.3.1 主程序 91

5.3.2 中断服务子程序 91

5.4 实验研究 97

5.4.1 实验步骤 97

5.4.2 实验注意事项 99

5.4.3 实验结果 100

5.4.4 模糊神经网络逆控制器的实现方法 103

5.5 本章小节 104

第6章 三极径向-轴向混合磁轴承的结构改进 105

6.1 三极径向-轴向混合磁轴承产生非线性原因分析 105

6.2 六极径向-轴向混合磁轴承结构及基本原理 106

6.3 六极径向-轴向混合磁轴承悬浮力数学模型 108

6.4 六极径向-轴向混合磁轴承径向悬浮力-电流特性分析 110

6.5 有限元仿真分析 114

6.5.1 结构参数设计 114

6.5.2 三维有限元仿真分析 117

6.6 基于独立径向、轴向承载力的设计方法 125

6.6.1 设计思想的提出 125

6.6.2 基于独立径向、轴向承载力参数设计 128

6.7 本章小节 131

第7章 总结与展望 132

7.1 总结 132

7.2 展望 134

参考文献 136