国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程
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Gayathri.S1,Subakaran.K2,Somshekar.B3,Rehman.S.K4拉维V Angadi5Y Vijayakumar博士6
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轴承的使用是必不可少的所有类型的机器他们提供的功能支持重组件在所需的位置。这些轴承接触转动部分,造成表面磨损,可以雷竞技网页版由润滑控制。研究人员提出的标准转动设备提供强劲的性能,成本效益,并容易实现磁轴承转子可以更有利,因为它接触自由导致没有表面磨损,因此不需要润滑剂,没有服务,可以在干净的环境中工作,高速应用程序和位置和振动控制,在极端条件下可以承受。雷竞技网页版目前的工作是处理建模、调查、模拟主动磁轴承利用MATLAB和专门的磁轴承的控制系统。
关键字 |
| 轴承;AMB;控制器;定子;转子;传感器; |
介绍 |
| 主动磁轴承(AMB)是一种装置,利用电磁力支撑转子无机械接触。雷竞技网页版使用磁力漂浮身体不接触被动磁轴承是不稳定的。雷竞技网页版被动磁轴承发生不稳定的问题因为定子的自然倾向是吸引转子直到他们接触。雷竞技网页版这个问题导致对活跃的系统研究工作。“积极”这个词意味着控制动作已经纳入系统调整电磁力和保持转子位置控制为了克服负刚度效应,所以在这篇文章中,使用专门的轴承是考虑。轴承使用非接触式没有磨损,接近零摩擦。雷竞技网页版通过它能减少噪音和振动,给极端的寿命预期寿命。本文综述主动磁轴承,M雷竞技苹果下载ATLAB仿真的主动磁轴承和优势,限制和它的应用程序。世界几个主要功能的主动磁轴承制造评估。 |
二世。目标 |
| 在一个不断变化的世界中,当前设计的局限性不断进一步推动,需要全新的理念和技术来满足新的目标。主动磁轴承可以区别在两个现有的新设计和重新设计。有许多使用磁轴承的优点,最著名的是无接触充电成为,磁力是用来支持对象而不是两个表面之间的接触。雷竞技网页版 |
| 一个¯¼使用MATLAB仿真主动磁轴承 |
| 一个¯¼主动磁轴承(AMB)旨在克服传统期刊的不足或滚珠轴承。 |
| 一个¯¼工作能力在真空吸尘器没有润滑,没有污染,或在高速运行,并塑造新的转子动力学。 |
| 一个¯¼磁轴承已经引入到工业世界作为一个非常有价值的机器元素相当多的小说特征,和一个巨大的范围的不同应用程序。 |
三世。系统的背景 |
| 现有的发动机系统支持轴承和阻尼器,在速度和温度是有限的(< 260 * C)。此外,这些系统需要复杂的二次冷却路径和一个错综复杂的润滑系统。这些组件大大增加重量,复杂性和成本。我们有传统的轴承滚珠轴承、滚柱轴承,表面疲劳下面图1所示。这一切都产生大量的摩擦损失,设备磨损减少,这导致系统的轴的速度和效率。 |
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| 主动磁轴承的进化可能是追踪该领域的专利。早些时候专利磁悬挂但这里被排除在外,因为他们可以找到由永久磁铁的组装问题稳定/恩萧的定理。因此需要大推力轴承消除然后可以取代磁推力轴承,传统的主动磁轴承系统,电磁铁是否偏差或永久磁铁偏差,通常利用三个执行机构为五轴系统。这将是两个径向电机的形式,每个支持和控制两个径向轴和推力驱动器支持和控制和控制一个轴向轴[1]。每个驱动器轴功能独立提供军队在其定义轴表支持和控制悬浮轴的控制力量应该是平衡的。 |
第四,提出了系统 |
| 主动磁轴承系统支持一个旋转的轴,没有任何身体接触到空气中悬浮转子,以电磁力控制。雷竞技网页版是机械电子产品涉及不同领域等工程机械、电气、控制系统、计算机科学等。 |
| 主动磁轴承有几个有吸引力的优势传统轴承因为磁轴承悬浮转子,因此没有物理接触旋转转子[1]。雷竞技网页版磁轴承的使用可以大大消除摩擦中通常存在的传统的轴承。因此,在旋转系统、磁轴承可以促进能源的效率,延长寿命,而能够在很高的转速。其他优点包括消除轴承的机械维护和润滑,适合清洗或真空室操作。物理安排以下图所示分别为2和3。 |
| 可编程功能通常包括的能力调整刚度、阻尼、和周期性的力量作为时间的函数或其他参数如轴承温度、转速和角加速度。主动磁轴承实现了在旋转系统在各种工业应用。 |
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诉工作原理 |
| 磁轴承工作原理的电磁悬架,由电磁铁大会,一组功率放大器的电源电流电磁铁,控制器,差距与相关电子传感器,提供所需的反馈控制转子的位置内的差距。 |
| 主动磁轴承(AMB)由电磁铁组件、一组功率放大器电源电流的电磁铁,控制器和传感器的差距与相关电子提供所需的反馈控制转子的位置内的差距。功率放大器提供平等的偏置电流两双电磁铁的两侧转子[4]。这个常数拔河是由控制器由于控制电流,转子偏离了少量的中心位置。 |
| 基本操作为单个轴主动磁轴承由一个电磁铁大会,一组功率放大器电源电流的电磁铁,控制器和传感器的差距与相关电子提供所需的反馈控制转子的位置内的差距。图中所示的元素。功率放大器提供平等的偏置电流两双电磁铁的两侧转子[3]。这个常数拔河是由控制器,补偿电流相等但相反的偏置电流扰动的转子偏离了少量的中心位置。传感器的差距通常归纳在微分性质和意义的模式。现代商业应用中的功率放大器是固态设备的操作在一个脉冲宽度调制(PWM)配置。控制器通常是一个微处理器和DSP。 |
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| 功能原理的主动磁轴承上面的图4所示。也显示了磁轴承的基本组成及其工作原理。磁转子悬浮电磁铁。为了得到转子的主动控制,它的位置是由位置传感器测量。位置信号被一个控制器,使电流设定值。这个信号就由功率放大器放大,为了获得必要的驱动器电流。一个闭环控制从而实现和系统可以稳定。这单传动装置使悬浮在只有一个轴,只在一个方向上。在AMB系统中,多个执行机构使用为了控制转子悬浮沿着几个自由度(自由度)。致动器通常安排在对面对彼此。 This enables to attract the rotor in two opposite directions along one axis. |
| 这些都是需要一个专门的控制和软件。它们是三个不同的部分组成的轴承本身,电子控制系统,辅助轴承。电子控制系统的目的是控制转子的位置通过改变电磁铁的电流。电子控制系统可以调整和适应机器本身的干扰频率。这个信息可以用来调整和优化性能由于过程变化。主动磁轴承具有更高的刚度和阻尼特性比类似的大小被动的轴承。 |
| 辅助轴承是用来支持时转子机与电子控制系统关闭是静止的,或者在磁悬浮系统发生故障时,允许转子跑没有损坏转子本身或定子磁轴承。 |
六、AMB组件 |
| 基本AMB组件figure.4上方所示。电磁铁是由软磁芯和电器线圈。他们看起来有点像一个电机的定子是下面的图5所示。 |
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| 1。铁芯: |
| 铁芯材料进行气隙磁场。其磁导率高,以及它的磁饱和。为了减少涡流损失,绝缘的核心通常包括纹理表。 |
| 2。绕组: |
| 目前通过绕组磁场的来源。绕组的绝缘导线的伤口在软磁芯。为了提高AMB的效率,指挥必须有较低的电阻,必须填充因数高的伤口。 |
| 3所示。转子: |
| 转子是标准的建设,实现与纹理包在一个非磁性轴缩水。严格的制造公差需要为了避免不平衡。转子纹理的机械性能必须良好,为了克服由于高速旋转离心应力。 |
| 4所示。位置传感器: |
| 在大多数应用程序中,amb位置传感器。由于amb主动控制对于传感器信号,控制性能很大程度上取决于传感器的性能。传感器的物理安排安排如下图7所示。几个传感器类型是用于amb:归纳、涡流、容量和光学位移传感器。该传感器由敏感元素位于定子和一个表演元素位于转子在前面敏感的元素。 |
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| 敏感元件的环形磁路与24波兰人,每个6波兰人的分组检测径向位移在X和Y方向。在这样的设计,一种2/3冗余传感器信号的工作模式可以很容易地实现。代理元素是一个扩展的叠层铁磁钢铁、固定在涡轮增压机轴上。在定子绕组分布以平均周长顺利测量值。这种传感器具有良好的敏感性不少于10 m /至少1嗯嗯和分辨率。其截止频率足够高(> 5 kHz)操作频率的相位滞后可以被忽视。传感器后的电压信号调制器可以转移超过200没有明显的衰减。 |
七世。ANALITICAL AMB模型 |
| 本节提供了一个简短的回顾分析模型发现基于磁轴承的物理定律。分析模型是基于模型的控制系统设计中需要物理管理由微分方程描述的AMB可以代表MB的运动响应输入信号。这将状态空间的形式,系统的模型不断的形式: |
| X = Ax +布鲁里溃疡 |
| Y =残雪+ Du |
| 其中x是状态向量.u系统输入向量。y是系统输出向量。A, B,建发矩阵描述系统磁轴承系统数学分析推导了在两个部分“刚体”&“弯曲的身体”。当系统作为刚体时,这意味着它是完全灵活的系统作为弯曲身体这意味着它是弯曲的身体。然后垫实验室将使用编译模型该磁轴承系统包含不锈钢轴。不锈钢可以使用8漂浮马蹄电磁4每侧有一个轴。霍尔效应传感器位置的电磁铁在每个轴的两端测量轴位移。力/力矩关系以下图7所示。4两个平移自由度破裂的度还包括磁轴承4机载控制器中漂浮时轴承反馈控制器相连。还有4的前面板开关磁轴承每个控制器断开,这样任何一个或所有人都可以被外部控制器所取代。 |
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八世。使用MAATLAB控制行动由仿真软件设计模型 |
| 现在领导补偿器clead2 (s)和切口过滤器N1和N2 (s)设计,整个系统可以使用仿真软件,模拟弯曲状态空间模型将被用来表示轴承系统动力学。刚体模型将不会用于模拟真实系统有不同的谐振模式。下面的图。8显示了MATLAB仿真软件仿真窗口,所有必需的街区。注意,只有x方向考虑,,因此通道1和通道2只包含在仿真[2],通道1 c (s)和clead2 (s)通道2。这两个输出vsense1阶跃输入和vsense2可以绘制。 |
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| 0.001级的阶跃输入应用于通道1 t = 0时,传统的控制器和两个切口过滤器稳定磁轴承系统最初.Investigation透露两个级距过滤器设计基于分析模型没有等级两个确切的谐振频率的谐振。as结果两个切口过滤器必须重新设计范围很宽的频率在两个共振频率。磁轴承的输出响应图设计后给出两个切口过滤器。注意,系统是稳定的,过度。 |
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| 输入通道2,结果是相同的,然而,震级是相反的。fig.8是预期的结果作为设计的常规控制器和切口过滤器稳定渠道成功。 |
第九。控制器仿真使用确定实验模型 |
| 控制器被测试与分析模型,控制器也确定实验模型进行了测试。用于模拟的实验模型降阶模型大(s),假设是,如果一个合理的反应是实现,然后实验能否成功实现。图。10 shows the SIMULINK block diagram containing the specified model obtained via system identification ,the designed lead compensator and notch filter .A step input of magnitude 0.001 occurring at t=0 was applied for 1 second and the response that was obtained is plotted .The horizontal scale is not in seconds, the plot shown occurred over 0.1 seconds .notice that the system showed is not stability ,and therefore it can be concluded that the designed controller should theoretically work on the real system .the reason behind this claim is that identified experimentally model is the closest estimate to the real system. |
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| 传统铅补偿器设计了磁轴承系统的稳定性,设计切口过滤器和铅补偿器的性能已通过模拟器评估使用分析模型和模型获得通过系统辨识,仿真结果显示在上面的图9,10和12的输出波形控制器,闭环运行主动磁轴承和负载变化输出波形分别设计陷波滤波器,补偿器有稳定了磁轴承系统的成功。因此我们可以很容易地实现主动磁轴承的控制。 |
结论 |
| 通过技术进步,磁轴承提供优势多边界范围的机器和应用程序设计创新与小型化、一体化和标准化继续增加磁轴承的普遍接受许多新的和现有的应用程序设置标准更好、更小、更环保。从历史上看,成本相对较高的磁轴承有限然而通过标准化技术和应用程序集成和制造业的进步,磁轴承的成本已经下降,而工程努力开发新的磁轴承系统往往比过去更高的最终结果是磁轴承已成为新的和更经济的使用现有的旋转机械。 |
引用 |
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