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第一章 绪论1

1.1 引言1

1.2 电磁轴承的工作原理、特点及分类2

1.2.1 电磁轴承的工作原理2

1.2.2 电磁轴承的特点3

1.2.3 电磁轴承的分类4

1.3 电磁轴承系统的技术指标7

1.4 磁轴承系统在工业领域中的应用及其发展动向7

1.4.1 磁轴承系统在工业领域中的应用7

1.4.2 磁轴承研究的发展动向8

第二章 电磁轴承系统的动力学分析与建模12

2.1 引言12

2.2 五自由度电磁轴承—转子系统的构成12

2.3 电磁轴承—转子系统动力学分析13

2.3.1 模型及动力学方程13

2.3.2 运动稳定性17

2.3.3 算例17

2.3.4 系 统的固有振动18

2.4 转子系统的临界转速和转子激励19

2.4.1 静不平衡和动不平衡19

2.4.2 临界转速和转子激励20

2.5 通过共振区域时刚性转子系统的性能分析24

2.5.1 在临界转速区域上转子的位置25

2.5.2 无阻尼转子通过临界转速区时的最小驱动力矩26

2.6 电磁轴承转子系统动力学仿真27

2.6.1 仿真目的27

2.6.2 有限元模型概述28

2.6.3 仿真28

第三章 电磁轴承系统建模及控制策略30

3.1 引言30

3.2 单自由度电磁轴承系统的构成与建模30

3.2.1 电磁轴承的作用力及其传递函数30

3.2.2 电磁铁线圈的电学方程32

3.3 系统控制方式及控制策略的选择34

3.3.1 系统的控制方式35

3.3.2 系统实现自动平衡的控制方法37

3.3.3 系统控制策略的选择39

3.4 电磁轴承系统的状态描述41

3.5 电磁轴承的技术指标与系统参数的关系41

3.5.1 电磁轴承系统的刚度及其最优线性范围41

3.5.2 电磁轴承系统的阻尼44

3.5.3 电磁轴承系统的最大承载能力45

3.5.4 电磁轴承-转子系统回转精度与控制电流的关系46

第四章 控制器的参数设计及仿真48

4.1 引言48

4.2 系统的品质指标48

4.2.1 静态品质指标49

4.2.2 动态品质指标49

4.3 系统开环极点及校正49

4.3.1 不考虑静态品质指标的校正方法50

4.3.2 Ross-Warren校正的设计方法50

4.3.3 滞后补偿对静态品质指标的影响51

4.4 功率放大器与位置传感器的选择53

4.4.1 功率放大器的选择53

4.4.2 位置传感器的选择55

4.5 系统仿真59

4.5.1 系统的时域仿真59

4.5.2 系统的频域辅助设计64

第五章 电磁轴承的结构设计方法68

5.1 引言68

5.2 电磁铁的结构及设计原则68

5.2.1 电磁铁的结构68

5.2.2 电磁轴承结构设计的基本原则69

5.3 电磁轴承结构设计的一般步骤69

5.3.1 结构设计的一般步骤69

5.3.2 结构设计实例71

参考文献75