磁懸浮儲能飛輪強(qiáng)陀螺效應(yīng)的抑制研究.pdf

1、磁懸浮儲能飛輪作為一種新型儲能方式，具有儲能密度高、無污染、壽命長等優(yōu)點，在諸多領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用前景。磁懸浮儲能飛輪需運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的特性使控制其穩(wěn)定性成為運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速下的特性使控制其穩(wěn)定運(yùn)行成為飛輪研究熱點。但由于飛輪轉(zhuǎn)子在高速下會產(chǎn)生強(qiáng)陀螺效應(yīng)，對剛性模態(tài)下的轉(zhuǎn)子影響非常大，因此開展磁懸浮儲能飛輪的強(qiáng)陀螺效應(yīng)的研究及抑制工作對于提高飛輪儲能系統(tǒng)的效率具有重要意義。
　　本文針對高速旋轉(zhuǎn)下磁懸浮飛輪的強(qiáng)陀螺效應(yīng)問題，分析了其

2、分散PD控制和交叉反饋控制抑制原理和方法，針對目前阻尼器與磁軸承異位安裝導(dǎo)致的檢測位移不一致問題，提出一種新型同位阻尼的磁軸承用于陀螺效應(yīng)的抑制，以此優(yōu)化陀螺效應(yīng)的振動抑制及致穩(wěn)問題。
　　首先，介紹了磁懸浮飛輪的磁軸承系統(tǒng)基本工作原理，建立了單自由度和四自由度磁軸承動力學(xué)模型，闡述了陀螺效應(yīng)產(chǎn)生原理以及陀螺力矩對轉(zhuǎn)子的影響，提出結(jié)合阻尼作用力的分散PD控制和交叉反饋控制轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程并建立其控制方程。
　　其次，基于考慮磁矢

3、位的電磁阻尼原理提出了一種新型同位阻尼模型，根據(jù)電磁場理論建立了新型同位阻尼磁軸承中的阻尼模型，并對阻尼特性進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化，取得阻尼力的分布情況及與電流關(guān)系。同時，基于新型同位阻尼磁軸承進(jìn)行抑制陀螺效應(yīng)的控制系統(tǒng)建模，包括分散PD控制和交叉反饋控制模型，并對控制系統(tǒng)參數(shù)整定提出計算方法。
　　最后，在MATLAB/Simulink環(huán)境下分別建立了新型同位阻尼磁軸承的分散PD控制和交叉反饋控制下仿真模型，取得阻尼抑制陀螺特性描述