CN112784452A - 一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统 - Google Patents

一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112784452A
CN112784452A CN202011637726.8A CN202011637726A CN112784452A CN 112784452 A CN112784452 A CN 112784452A CN 202011637726 A CN202011637726 A CN 202011637726A CN 112784452 A CN112784452 A CN 112784452A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic suspension
uncertainty
suspension bearing
air gap
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011637726.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112784452B (zh
Inventor
刘淑琴
宗清会
边忠国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Hengxin Medical Instrument Co ltd
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202011637726.8A priority Critical patent/CN112784452B/zh
Publication of CN112784452A publication Critical patent/CN112784452A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112784452B publication Critical patent/CN112784452B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Abstract

本发明属于磁悬建模浮轴承建模领域，提供了一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统。其中，多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法包括获取磁悬浮轴承的转子振幅及气隙参数，并计算磁悬浮轴承的振幅气隙比；将计算的振幅气隙比与设定振幅气隙阈值比较，若前者大于或等于后者，则构建高阶截断误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；若前者小于后者，则构建在磁支承力不确定性误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；将构建的相应磁悬浮轴承模型采用相匹配的控制策略进行仿真，以精确控制磁悬浮轴承且评估磁悬浮轴承的动力响应。

Description

一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统
技术领域
本发明属于磁悬浮轴承建模领域，尤其涉及一种多参数不确定情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
磁悬浮轴承利用电磁力将转子悬浮起来并能够保证转子高速旋转，无机械摩擦、无需润滑。在机器人、精密机床、航空航天、机械制造等高科技领域具有广阔的应用前景。磁悬浮轴承用于电主轴由于转速可以达到六万转以上可用于特种要求的机加工而受到青睐。但是如此高转速的转子对旋转驱动系统和支承控制系统有更高的要求。因为磁悬浮电主轴系统是典型的非线性系统，控制系统通常对实际中的扰动较敏感，起支承作用的电磁力无论用磁路法还是电磁场分析计算都存在参数不确定性；而建模时的高阶截断误差也使得很难建立精确的数学模型。
在具有不确定性的机械系统的动态建模中，有两种典型不确定性，即数据不确定性和模型不确定性。数据不确定性是由参数引起的，例如由于诸如组装误差，材料密度分布和可变的工作条件等因素，是结构系统固有的随机不确定性，这一类不确定性是系统本身带来的，人为难以控制，也难以降低。但是这类误差的界可以确定。在磁悬浮轴承系统的建模和控制策略中，对系统模型采取了一些近似和简化手段，如动力学分析时的几何尺寸的简化以及对电磁力复杂动态特性的简化描述等，由此就带来了理想系统和实际系统间的差异，是为模型不确定性。
发明人发现，在建模过程中存在多参数不确定情况下，可以根据转子振幅与气隙比的大小找出起主要不确定性的项，估算这个起主要不确定性作用的项的界，解决多参数不确定性情况下造成的实际被控对象与所建模型的差异问题，以达到精确控制的目的。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种多参数不确定情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统，其在考虑各种不确定性因素的前提下，能够获得更合理的转子系统动力响应评估，建立准确的磁悬浮轴承模型，以实现对磁悬浮轴承的精确控制。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法。
一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法，包括：
获取磁悬浮轴承的转子振幅及气隙参数，并计算磁悬浮轴承的振幅气隙比；
将计算的振幅气隙比与设定振幅气隙阈值比较，若前者大于或等于后者，则构建高阶截断误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；若前者小于后者，则构建在磁支承力不确定性误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；将构建的相应磁悬浮轴承模型采用相匹配的控制策略进行仿真，以精确控制磁悬浮轴承且评估磁悬浮轴承的动力响应。
本发明中的其他不确定性是指除了高阶截断不确定性和磁支承力不确定性以外的其他不确定性。
本发明的第二个方面提供一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模系统。
一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模系统，包括：
振幅气隙比计算模块，其用于获取磁悬浮轴承的转子振幅及气隙参数，并计算磁悬浮轴承的振幅气隙比；
模型构建模块，其用于将计算的振幅气隙比与设定振幅气隙阈值比较，若前者大于或等于后者，则构建高阶截断误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；若前者小于后者，则构建在磁支承力不确定性误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；将构建的相应磁悬浮轴承模型采用相匹配的控制策略进行仿真，以精确控制磁悬浮轴承且评估磁悬浮轴承的动力响应。
本发明中的其他不确定性是指除了高阶截断不确定性和磁支承力不确定性以外的其他不确定性。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机设备。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明能够将上述的不确定性考虑在内即为不确定性的上界，建立磁悬浮轴承数学模型后，可根据不确定性的上界则可设计控制器的鲁棒性，可以达到对磁悬浮轴承精确控制的目的。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法流程图；
图2是本发明实施例的单自由度磁悬浮示意图；
图3是本发明实施例的不同I0时的位移刚度误差；
图4是本发明实施例的电磁铁的3D仿真模型；
图5是本发明实施例的电磁铁磁场分布；
图6是本发明实施例的电磁铁气隙处磁场的磁感应强度曲线；
图7是本发明实施例的电磁铁不同气隙长度时气隙处磁感应强度；
图8是本发明实施例的磁悬浮轴承结构示意图；
图9是本发明实施例的磁悬浮轴承坐标系示意图；
图10是本发明实施例的电磁力与位移的关系；
图11是本发明实施例的转子轴心在起浮状态时的运动轨迹。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
本实施例提供了一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法，其包括：
S101：获取磁悬浮轴承的转子振幅及气隙参数，并计算磁悬浮轴承的振幅气隙比。
S102：将计算的振幅气隙比与设定振幅气隙阈值比较，若前者大于或等于后者，则构建高阶截断误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；若前者小于后者，则构建在磁支承力不确定性误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；将构建的相应磁悬浮轴承模型采用相匹配的控制策略进行仿真，以精确控制磁悬浮轴承且评估磁悬浮轴承的动力响应。
本发明中的其他不确定性是指除了高阶截断不确定性和磁支承力不确定性以外的其他不确定性。
在具体实施中，所述振幅气隙阈值为经验值。比如为：20％。
具体地，在计算的振幅气隙比大于或等于设定振幅气隙阈值时，不确定性参数主要为高阶截断误差：位移刚度不确定性和静态调节电流引起的不确定性。
磁悬浮轴承转子系统是典型的非线性系统，当转子在y方向发生位移扰动y时，以单自由度差动工作方式，以图2为例，电磁合力fy(不考虑铁芯回路中的磁损耗及空气隙中漏磁)为：
Figure BDA0002879011800000061
其中，μ0是真空磁导率；S0是磁极有效面积；N为线圈匝数；I0为上、下电磁铁线圈里的偏置电流；ΔI0是为克服静态载荷或转子质量m而需要的静态调节电流。ic为控制电流。y为位移扰动。C0为单边理想气隙长度。
单自由度转子的动力学方程为
Figure BDA0002879011800000062
g为重力加速度。
将(1)式在平衡点处(y＝0；ic＝0)进行Taylor展开
Figure BDA0002879011800000063
式中，
Figure BDA0002879011800000064
是位移刚度，
Figure BDA0002879011800000065
是电流刚度。其表达式为
Figure BDA0002879011800000066
Figure BDA0002879011800000067
系数
Figure BDA0002879011800000068
当ΔI0<<I0时，可忽略ΔI0的影响(此项误差在下面讨论)，式(4a)改写为
Figure BDA0002879011800000071
Figure BDA0002879011800000072
是高阶项之和：
Figure BDA0002879011800000073
显然，高阶项之和
Figure BDA0002879011800000074
是参数敏感的(与转子位移y有关)，忽略它的条件是：y<<C0，这就对控制精度提出了高要求。公式(5)表明：要控制转子的位移y在某一范围内，C0越大，模型越精确，控制精度指标越容易实现。但C0大需要的电磁吸力也大。也就是说，以消耗大的能量为代价来获取控制精度的提高。
考察式(5)，控制转子的位移在振幅允许范围[y]以内时，可估计出最大误差值|R|，计入高阶非线性项后的系统类似于变刚度系统，其传递函数可近似表达为：
Figure BDA0002879011800000075
在式(6)所对应的参数不确定性系统中，其不确定性参数就是位移刚度。
此处需要说明的是，位移刚度的高阶截断误差界与磁悬浮轴承模型的精度相匹配。
高阶截断误差不确定性界的估算
位移刚度不确定性的界：
无量纲振幅
Figure BDA0002879011800000076
用Y表示，误差
Figure BDA0002879011800000077
的表达式(5)改写为
R(Y)＝ky(2Y2+3Y4+4Y6+……) (7)
式(7)表明，误差项
Figure BDA0002879011800000081
随振幅气隙比Y变化，当振幅气隙比Y<20％时，所引起的误差|R|<(10％ky)，一般鲁棒性较好的控制器可以镇定。当振幅气隙比Y为30％时，误差|R|已达(20％ky)；若振幅气隙比Y达到50％，误差|R|＝(78％ky)，一般说来，常规控制方法的鲁棒性是无法适应的。电磁悬浮轴承采用常规控制方法成功运转的资料所记载的振幅气隙比均小于20％。
公式(4a)中的ΔI0被忽略，这个电流是用来克服静载(如转子的重量或偏心载荷)的静态调节电流。对它的忽略也是有条件的。
转子在平衡位置(坐标原点)时：y0＝0，i0＝ΔI0。由于在建模时认为ΔI0<<I0，忽略了ΔI0，因此使位移刚度系数出现了建模误差。设
Figure BDA0002879011800000082
α表示了ΔI0与I0的相对大小。由式(4a)可知，位移刚度的相对误差为：
Δky'＝α2
可见，α越大，即对应某一承载力时的静载越大，引起的位移刚度相对误差Δky'越大。考虑静、动载的比例等因素，若限制位移刚度的相对误差小于5％，则须α<0.2236。在磁悬浮轴承设计和建模中，ΔI0的大小对应着静载的大小，设计轴承电磁铁时增大偏磁电流I0，α相对减小，可使建模误差减小，图3是不同偏磁电流I0时位移刚度相对误差Δky'的变化曲线。可见，偏磁电流I0越大，误差Δky'越小，这显然也是以消耗大的静态功率、牺牲承载力为代价的。
具体地，在计算的振幅气隙比小于设定振幅气隙阈值时，不确定性参数为磁场分布参数。其中，磁支承力不确定性误差界由采用FEMM有限元分析法对电磁场产生的磁支承力分析得到。
磁悬浮轴承可以是电磁轴承，永磁轴承，电磁永磁混合轴承。
采用FEMM有限元分析法。由麦克斯韦方程组
Figure BDA0002879011800000091
Figure BDA0002879011800000092
Figure BDA0002879011800000093
Figure BDA0002879011800000094
其中，
Figure BDA0002879011800000095
是磁场强度(安/米)；
Figure BDA0002879011800000096
是传导电流密度(安/米2)；
Figure BDA0002879011800000097
是电场强度(伏/米)；
Figure BDA0002879011800000098
是磁通密度(特斯拉)；
Figure BDA0002879011800000099
是电位移(库仑/米2)；ρe是自由电荷的体密度(库仑/米3)；
电场偏微分方程：
Figure BDA00028790118000000910
其中，ε是介电常数(法/米2)，μ是磁导率(亨/米)。
磁场偏微分方程：
Figure BDA00028790118000000911
Figure BDA00028790118000000912
为拉普拉斯算子：
Figure BDA00028790118000000913
在有限元分析中，对求解对象进行后处理步骤，可以得到电磁力、磁场强度、磁场能量等物理量。
以电磁轴承结构为例，由定子铁芯、电磁绕组和转子铁芯构成的仿真模型见图4。
仿真结果见图5，为电磁铁磁场分布图，磁力线分布基本是对称的。由图可见，磁通主要由两个部分组成：一部分经铁芯、气隙和转子形成闭合回路；另一部分磁通通过空气(气隙之外)返回到铁芯，显然，这部分的磁通造成了电磁铁的漏磁现象。
图6所示为电磁铁气隙处磁场的磁感应强度曲线图，大约为0.625T，电磁力的仿真值为268N，忽略漏磁的计算值为300N，仿真值低于计算值，漏磁引起了磁力的减小。气隙长度的增大，使得漏磁增大，对气隙长度分别为0.3mm，0.5mm，0.7mm,0.9mm,1mm,1.1mm进行仿真，图7为电磁铁不同气隙长度时气隙处磁感应强度的曲线图,可以看出随着轴向气隙的增大，气隙磁感应强度降低，说明漏磁在增大。而且曲线的峰值对应的距离长度减小，也表明轴向气隙越大，漏磁越大，磁力越小，亦即磁力引起的不确定性增大。
随着气隙的增大，漏磁引起的电磁力在增大，实际设计时计算出这个力的变化界限就是鲁棒控制建模的依据。我们这里介绍的是方法，不同的磁悬浮轴承结构要具体的分析计算。在大气隙情况下，由于漏磁更加严重，材料中磁场分布不再均匀，此种情况下有限元法能取得很好的计算精度，但需要依赖于具体的几何模型。
此处需要说明的是，其他不确定性参数包括但不限于加工误差、组装误差、材料不均匀性、可变的工作条件和温漂。
如图8所示为磁悬浮轴承的结构，其中，①辅助轴承，②前端径向轴承，③轴向轴承，④驱动电机，⑤后端径向轴承，⑥位置传感器。
建立了坐标系的磁悬浮轴承结构如图9所示；
分析：实施例1是设计的高精度磁悬浮电主轴，项目设计的磁悬浮电主轴径向轴承单边气隙c0＝0.3mm，轴向轴承单边气隙c0z＝0.5mm，
因为磨床磨削表面粗糙度要求在0.8μm，所以转子位移y≤0.8μm，此时y<<C0，有y/C0,＝0.8μm/0.3mm＝0.0027<<20％。此时不考虑高阶截断误差，在平衡点附近进行Taylor展开：
Figure BDA0002879011800000111
其中：ki称为轴承的电流刚度系数，ky称为轴承的位移刚度系数。
本例主要分析支承磁力不确定性误差的界，考虑漏磁分布参数计算磁力和不考虑漏磁磁路法计算磁力引起的最大误差是50N。与步骤一求得的不确定性界一起建立电主轴的鲁棒控制模型，仿真电磁力与位移的关系如图10所示，是在控制电流固定情况下，转子所受合力与转子位移y之间的对应关系。
建立的五自由度磁悬浮轴承-转子系统的动力学模型为：
Figure BDA0002879011800000112
本例分别采用Fuzzy+PID和PID控制算法所得的转子轴心在起浮状态时的运动轨迹如图11所示，都能够满足要求，表明建立的电磁轴承的模型是比较精确的，Fuzzy+PID的动态性能要明显优于常规PID的算法。
本实施例将上述的不确定性考虑在内即为不确定性的上界，建立磁悬浮轴承数学模型后，可根据不确定性的上界则可设计控制器的鲁棒性，可以达到对磁悬浮轴承精确控制的目的。
实施例二
本实施例提供了一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模系统，包括：
振幅气隙比计算模块，其用于获取磁悬浮轴承的转子振幅及气隙参数，并计算磁悬浮轴承的振幅气隙比；
模型构建模块，其用于将计算的振幅气隙比与设定振幅气隙阈值比较，若前者大于或等于后者，则构建高阶截断误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；若前者小于后者，则构建在磁支承力不确定性误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；将构建的相应磁悬浮轴承模型采用相匹配的控制策略进行仿真，以精确控制磁悬浮轴承且评估磁悬浮轴承的动力响应。
此处需要说明的是，本实施例的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模系统中的各个模块，与实施例一中的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法中各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。
本发明中的其他不确定性是指除了高阶截断不确定性和磁支承力不确定性以外的其他不确定性。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法，其特征在于，包括：
获取磁悬浮轴承的转子振幅及气隙参数，并计算磁悬浮轴承的振幅气隙比；
将计算的振幅气隙比与设定振幅气隙阈值比较，若前者大于或等于后者，则构建高阶截断误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；若前者小于后者，则构建在磁支承力不确定性误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；将构建的相应磁悬浮轴承模型采用相匹配的控制策略进行仿真，以精确控制磁悬浮轴承且评估磁悬浮轴承的动力响应。
2.如权利要求1所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法，其特征在于，其他不确定性参数包括加工误差、组装误差、材料不均匀性、可变的工作条件和温漂。
3.如权利要求1所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法，其特征在于，高阶截断误差界与磁悬浮轴承模型的精度相匹配。
4.如权利要求1所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法，其特征在于，磁支承力不确定性误差界由采用FEMM有限元分析法对电磁场产生的磁支承力分析得到。
5.如权利要求1所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法，其特征在于，所述振幅气隙阈值为经验值。
6.如权利要求1所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法，其特征在于，在计算的振幅气隙比大于或等于设定振幅气隙阈值时，不确定性参数为高阶截断误差：位移刚度不确定性和静态调节电流引起的不确定性。
7.如权利要求1所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法，其特征在于，在计算的振幅气隙比小于设定振幅气隙阈值时，不确定性参数为磁场分布参数引起的磁支承力不确定性。
8.一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模系统，其特征在于，包括：
振幅气隙比计算模块，其用于获取磁悬浮轴承的转子振幅及气隙参数，并计算磁悬浮轴承的振幅气隙比；
模型构建模块，其用于将计算的振幅气隙比与设定振幅气隙阈值比较，若前者大于或等于后者，则构建高阶截断误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；若前者小于后者，则构建在磁支承力不确定性误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；将构建的相应磁悬浮轴承模型采用相匹配的控制策略进行仿真，以精确控制磁悬浮轴承且评估磁悬浮轴承的动力响应。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法中的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法中的步骤。
CN202011637726.8A 2020-12-31 2020-12-31 一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统 Active CN112784452B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011637726.8A CN112784452B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011637726.8A CN112784452B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112784452A true CN112784452A (zh) 2021-05-11
CN112784452B CN112784452B (zh) 2023-01-13

Family

ID=75755051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011637726.8A Active CN112784452B (zh) 2020-12-31 2020-12-31 一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112784452B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114047695A (zh) * 2021-10-28 2022-02-15 中国科学院理化技术研究所 自适应控制器及磁悬浮压缩机叶顶间隙的在线调节方法
CN114135580A (zh) * 2021-11-04 2022-03-04 珠海格力电器股份有限公司 磁轴承转子的位置评估方法及装置
CN115203863A (zh) * 2022-09-15 2022-10-18 浙电(宁波北仑)智慧能源有限公司 磁悬浮设备中转子-辅助轴承系统的设计方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010043450A1 (en) * 1997-06-26 2001-11-22 Venture Scientifics, Llc System and method for servo control of nonlinear electromagnetic actuators
CN101131573A (zh) * 2007-10-19 2008-02-27 北京航空航天大学 一种应用于磁悬浮反作用飞轮的自适应神经网络控制方法
CN101494410A (zh) * 2008-01-23 2009-07-29 三菱电机株式会社 单相感应电动机的气隙偏心检查装置以及气隙修正方法
CN106499730A (zh) * 2016-11-15 2017-03-15 常州工学院 一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法
CN111277187A (zh) * 2020-03-13 2020-06-12 南京航空航天大学 一种航空发动机用永磁发电机径向及扭转力主动控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010043450A1 (en) * 1997-06-26 2001-11-22 Venture Scientifics, Llc System and method for servo control of nonlinear electromagnetic actuators
CN101131573A (zh) * 2007-10-19 2008-02-27 北京航空航天大学 一种应用于磁悬浮反作用飞轮的自适应神经网络控制方法
CN101494410A (zh) * 2008-01-23 2009-07-29 三菱电机株式会社 单相感应电动机的气隙偏心检查装置以及气隙修正方法
CN106499730A (zh) * 2016-11-15 2017-03-15 常州工学院 一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法
CN111277187A (zh) * 2020-03-13 2020-06-12 南京航空航天大学 一种航空发动机用永磁发电机径向及扭转力主动控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
肖鹏飞等: "基于ADAMS-MATLAB的磁悬浮轴承转子系统联合仿真", 《系统仿真技术》 *
陈鹏等: "主动磁悬浮电主轴系统建模与控制参数分析", 《机床与液压》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114047695A (zh) * 2021-10-28 2022-02-15 中国科学院理化技术研究所 自适应控制器及磁悬浮压缩机叶顶间隙的在线调节方法
CN114135580A (zh) * 2021-11-04 2022-03-04 珠海格力电器股份有限公司 磁轴承转子的位置评估方法及装置
CN114135580B (zh) * 2021-11-04 2022-07-26 珠海格力电器股份有限公司 磁轴承转子的位置评估方法及装置
CN115203863A (zh) * 2022-09-15 2022-10-18 浙电(宁波北仑)智慧能源有限公司 磁悬浮设备中转子-辅助轴承系统的设计方法及装置
CN115203863B (zh) * 2022-09-15 2023-02-17 浙电(宁波北仑)智慧能源有限公司 磁悬浮设备中转子-辅助轴承系统的设计方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112784452B (zh) 2023-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112784452B (zh) 一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统
Sun et al. Precise control of a four degree-of-freedom permanent magnet biased active magnetic bearing system in a magnetically suspended direct-driven spindle using neural network inverse scheme
Kimman et al. A miniature milling spindle with active magnetic bearings
Gruber et al. Bearingless segment motor with five stator elements—Design and optimization
Yang Electromagnetic actuator implementation and control for resonance vibration reduction in miniature magnetically levitated rotating machines
Cheng et al. Optimization of a hybrid magnetic bearing for a magnetically levitated blood pump via 3-D FEA
CN104660141A (zh) 无轴承异步电机的定子磁链定向逆解耦控制系统
Sun et al. A high-performance control scheme for reluctance type bearingless motors
Martynenko et al. Numerical determination of active magnetic bearings force characteristics taking into account control laws based on parametric modeling
Shelke Controllability of radial magnetic bearing
Piłat FEMLab software applied to active magnetic bearing analysis
Singh et al. Performance evaluation of MRAS and SMO based sensorless PMSM drives
Saha A review on active magnetic bearing and exploitation of parametric model order reduction
Banucu et al. Design and optimization of a contactless magnetically levitated actuator for 4-axis-machining
Liu et al. Theoretical vibration analysis on 600 Wh energy storage flywheel rotor—active magnetic bearing system
Han et al. Virtual prototype modeling and simulation of rigid rotor system supported by active magnetic bearings in Simscape
Hutterer et al. Control of a flexible magnetic levitated rotor using the computed torque method in combination with stabilizing filters
Zhou et al. Application of μ synthesis to the control of active magnetic bearings with parametric uncertainty
Polajzer et al. Variations of active magnetic bearings linearized model parameters analyzed by finite element computation
Sun et al. Zero power non-contact suspension system with permanent magnet motion feedback
Tomczuk et al. Modelling of control system for an active magnetic bearing
Kulan et al. Fast Analytical Force Estimation in Active Magnetic Bearings using a Magnetic Equivalent Circuit Model
Feng et al. Control of active magnetic bearing system in accordance with state feedback theory
Liu et al. Air-gap-flux oriented optimized control of bearingless induction motor
Martin et al. Mechatronic system of levitation system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230822

Address after: 250300 Workshop 1, 001, No. 2006, Changxing Road, Nanyuan, Changqing District, Jinan, Shandong

Patentee after: Shandong Hengxin Medical Instrument Co.,Ltd.

Address before: 250061, No. ten, No. 17923, Lixia District, Ji'nan City, Shandong Province

Patentee before: SHANDONG University

TR01 Transfer of patent right