磁懸浮飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性研究與優(yōu)化分析

《磁懸浮飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性研究與優(yōu)化分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、分類號(hào)：密級(jí)：ＵＤＣ：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文磁懸浮飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性研究與優(yōu)化分析碩士研究生：馮佳佳指導(dǎo)教師：任正義教授學(xué)科、專業(yè)：機(jī)械工程論文主審人：滕萬慶教授哈爾濱工程大學(xué)2018年3月分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文磁懸浮飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性研究及優(yōu)化分析碩士研究生：馮佳佳指導(dǎo)教師：任正義教授學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：機(jī)械工程所在單位：機(jī)電工程學(xué)院論文提交日期：2018年1月論文答辯日期：2018年3月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertati

2、onfortheDegreeofM.EngAnalysisofOptimizationandMotionCharacteristicofMagneticSuspensionFlywheelRotorSystemCandidate:FengJiajiaSupervisor:Prof.RenZhengyiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:Jan，2018DateofOralExa

3、mination:Mar，2018University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本

4、人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、

5、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日磁懸浮飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性研究與優(yōu)化分析摘要目前，磁懸浮飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的研究日漸深入，轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)特性直接關(guān)乎系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)特性一直是飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)600Wh飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，從理論出發(fā)，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)研究了飛輪轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速及其在工作轉(zhuǎn)速下的運(yùn)動(dòng)特性，并就此儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。首先依據(jù)飛輪轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)和支撐特性，將系統(tǒng)簡(jiǎn)化，建立出轉(zhuǎn)子的整體動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的渦動(dòng)和陀螺效應(yīng)理論分析了飛輪轉(zhuǎn)子受到的不平衡力和陀螺力矩，根據(jù)支撐

6、系統(tǒng)的工作原理推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子受到的電磁力，并得到系統(tǒng)的支撐剛度系數(shù)，綜合以上受力情況完成了飛輪轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)模型的建立。以動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，利用傳遞矩陣法求解轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。將軸系離散化，建立了軸系從單元到整體的傳遞矩陣，計(jì)算出飛輪轉(zhuǎn)子的前三階臨界轉(zhuǎn)速。并借助Workbench分析，驗(yàn)證上述理論分析的合理性。依據(jù)轉(zhuǎn)子在各臨界轉(zhuǎn)速下的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，分析了飛輪轉(zhuǎn)子在各臨界轉(zhuǎn)速下的運(yùn)動(dòng)。之后基于旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，分析轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)特性。以示波器在連續(xù)時(shí)刻下記錄的波形變化分析得到轉(zhuǎn)子實(shí)際的臨界轉(zhuǎn)速分布區(qū)間，以此驗(yàn)證理論計(jì)算的正確

7、性?；诜€(wěn)定性分析理論，利用轉(zhuǎn)子在5000rpm和7000rpm的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，仿真得到轉(zhuǎn)子的軸心軌跡、時(shí)域圖和頻域圖，綜合分析飛輪轉(zhuǎn)子在穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)動(dòng)情況，得到在運(yùn)動(dòng)中不平衡和外界干擾是造成轉(zhuǎn)子振動(dòng)的主要原因，且分析出振動(dòng)作用的頻率范圍。最后從飛輪轉(zhuǎn)子的儲(chǔ)能和運(yùn)動(dòng)特性角度出發(fā)，利用Workbench仿真對(duì)飛輪轉(zhuǎn)子進(jìn)行優(yōu)化。針對(duì)運(yùn)動(dòng)中存在的上小下大現(xiàn)象提出系統(tǒng)布局改進(jìn)，以不同方案下的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。針對(duì)現(xiàn)有方案的儲(chǔ)能沒有達(dá)到理論設(shè)計(jì)提出飛輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以最優(yōu)化控制理論為基礎(chǔ)，以飛輪的應(yīng)力和質(zhì)量較小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大為目標(biāo)得到較滿

8、意的優(yōu)化結(jié)果。為后續(xù)研究設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：飛輪轉(zhuǎn)子；運(yùn)動(dòng)分析；臨界轉(zhuǎn)速；優(yōu)化磁懸浮飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性研究與優(yōu)化分析ABSTRACTAtpresent,theresearchofmaglevflywheelenergystoragetechnologyisdeepening,therotor'sk