摘要：Existing active magnetic bearings （AMBs） operate in the linear region of the magnetic material flux density, which limits the utilization of the bearing capacity. In order to increase the utilization of the bearing capacity and enhance the performance of the AMB system, this paper develops a method for designing high performance linear feedback laws. The resulting feedback laws allow the AMB to operate in its nonlinear region and hence improve the closed-loop performance. We first establish an approximate nonlinear AMB current force response model, and place this nonlinear curve inside a sector formed by two piecewise linear lines. Based on the linear line segments in these two piecewise linear lines, we determine the maximum disturbance that can be tolerated by solving an optimization problem with linear matrix inequality （LMI） constraints. For a given level of disturbance under the maximum tolerable disturbance, we formulate and solve the problem of designing the linear feedback that achieves the highest level of disturbance rejection as another LMI problem. Both g2 disturbances and g disturbances are considered. Finally, we illustrate our design by both simulation and experimental results.

摘要：磁悬浮磨削主轴在散热条件差、系统温度过高时,会导致转子部件热膨胀,产生热应力或改变磁力轴承以及电动机的间隙,从而降低系统的可靠性。研究采用试验测量和有限元分析相结合的方法,在考虑传导和辐射的传热方式下,建立磁悬浮磨削主轴热态分析有限元模型,利用有限元软件ANSYS对磁悬浮磨削主轴进行温度场分析,得到主轴组件的温度场分布。利用HY-2988G红外热像仪测量磁悬浮磨削主轴的温度场分布。研究表明,提高冷却效率可有效控制磁悬浮磨削主轴的温升,另外尽可能将温度监测点的位置选择在电动机处。通过对试验和理论结果的对比分析,得出磁悬浮磨削主轴的热设计及结构设计对系统工作时温度分布有着重要影响,同时可为其温度的在线监测和控制提供理论依据。

摘要：基于Halbach阵列的永磁轴承能有效地增强永磁轴承的承载能力,具有广阔的应用前景。但目前关于Halbach阵列的永磁轴承的理论模型研究并不完善,缺少任意角度连续磁化的Halbach阵列永磁轴承的解析模型和设计方法,限制了其应用。研究针对Halbach阵列的永磁轴承,利用标量磁位的模型建立了永磁体阵列的磁场分布模型,在此基础上基于虚位移法建立了永磁轴承的承载力模型和支承刚度模型,并对永磁轴承的最大承载力和支承刚度特性展开了研究,给出了永磁轴承设计过程中的参考因素。最后利用有限元分析软件对所建立的理论模型和提出的结论进行了验证,取得了较好的效果。

摘要：提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的数字开关功率放大器设计方法,采用DSP实现了电流闭环控制算法,产生脉冲宽度调制(PWM)信号驱动功率桥从而实现期望电流,阐明了PWM信号的产生逻辑与不同调制模式下PWM的实现方式.采用傅里叶级数对线圈两端电压进行展开,建立了数字开关功率放大器的等效模型,并进行仿真分析.搭建了数字开关功率放大器实验平台,实验结果验证了提出的设计方法的有效性,且基于等效数学模型的仿真结果与实验结果较为接近,其模型能为功率放大器设计作参考.

摘要：针对应用于高速高精运动控制系统的并行多处理器控制架构,提出了一种分布式共享存储机制设计思路。基于数字信号处理器设计了并行计算节点,并为各节点设计了本地存储区;采用基于自定义内部总线的消息传递服务,实现了分布式存储区之间共享数据的刷新,构建了统一编址的分布式共享内存模型,以优化各并行计算节点间的数据交互。该分布式存储机制基于硬件实现,其有效性已在实际应用中得到了证实。

摘要：摩擦和磨损会导致离心式血泵机械轴承的寿命短、发热量大,易引起血栓和溶血,针对此,提出了一种离心式血泵用混合磁悬浮支承结构。采用数值计算法对血泵用磁悬浮支承进行了磁场分布数值模拟,设计了基于边缘效应的磁悬浮支承结构实验原型样机,搭建了控制系统,并以实验验证了该结构静态悬浮的可行性。研究结果为离心式磁悬浮血泵的结构设计和溶血问题的改善提供了重要依据。

摘要：血泵流体动力分析是研发先进人工心脏泵的前提,血泵叶轮旋转时会对血细胞造成不同程度的机械损伤,从而导致溶血和血栓,严重时甚至危及患者生命。以设计的一种轴流式磁悬浮血泵为例,结合计算流体力学和结构优化设计,采用κ-ε模型、动网格技术和用户自定义函数技术,在轴流式磁悬浮血泵内部三维流场数值模拟的基础上,分析轴流式磁悬浮血泵流道的剪应力分布,探索血液流量与叶轮转速的关系,利用粒子追踪法获取血液细胞流动轨迹,建立一种轴流式磁悬浮血泵的溶血数学模型,阐述轴流式磁悬浮血泵溶血性能预测的方法和机理。研究结果可为轴流式磁悬浮血泵的结构设计和降低溶血提供重要依据。

摘要：为提高主动隔振系统的稳定性和改善系统的控制质量,利用系统辨识得到磁悬浮作动器控制通道的数学模型并设计相应的串级比例-积分-微分(proportion-integral-derivative,PID)控制器:系统的内环为加速度环,主要控制隔振台的加速度;系统的外环为位移环,使隔振台回到中心位置并调节加速度控制器的参考值。利用一阶系统理论分析串级PID控制的动态性能,通过在Matlab中建立串级PID仿真控制模型验证理论结果,利用单自由度试验平台设计串级PID控制系统,对比试验和仿真加速度传递率,分析加速度控制效果。试验结果表明:采用串级PID控制方法,控制对象在1~25 Hz频段内的衰减幅度为-22.5^-2.2 d B,实现了有效的振动控制。

摘要：传统无轴承电机将电机的旋转和径向磁悬浮支承功能集成于一体,具有支承无接触、无摩擦和无需润滑的优点,但是其转矩和径向悬浮力相互制约,永磁体厚度必须折中考虑.设计了一款基于洛伦兹力的无轴承电机,该无轴承电机可以同时产生转矩和轴向悬浮力,径向悬浮依靠径向永磁轴承实现.通过磁路欧姆定律推导了电机的轴向洛伦兹力的数学模型,采用有限元法分析了永磁体厚度、气隙长度和电流大小对轴向洛伦兹力的影响.结果表明,永磁体厚度增大使洛伦兹力无轴承电机的轴向承载力变大,永磁体厚度为3 mm最合适.

摘要：托辊是带式输送机的重要组成部件,其作用是承托输送带,以保证带式输送机平稳运行。为克服传统托辊中机械轴承摩擦磨损带来的旋转阻力大、带速受限、能耗大等难题,设计了一种径向方向采用永磁轴承支承,轴向靠机械力约束的磁悬浮托辊。采用等效磁荷法推导了永磁轴承承载力数学模型,并利用MATLAB对主要参数进行了设计与分析。通过与有限元法比较,验证了等效磁荷法设计的永磁轴承的合理性。磁悬浮托辊的旋转阻力测试结果表明,磁悬浮托辊能有效减少摩擦和降低运行阻力。