主動(dòng)電磁軸承-剛性飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的分析與控制的任

務(wù)書

任務(wù)書

一、任務(wù)背景和意義

主動(dòng)電磁軸承(ActiveMagneticBearing,AMB)技術(shù)是一種基于電磁

力控制的軸承技術(shù)，使用磁懸浮方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械軸承,能夠降低機(jī)械

軸承的故障率、減少機(jī)械磨損和雜波噪聲、提高旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)運(yùn)行效率，具

有廣泛的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。

剛性飛輪系統(tǒng)是一種重要的能量存儲(chǔ)裝置，用于高速動(dòng)力傳輸領(lǐng)域，

如飛機(jī)、火箭、水力發(fā)電站等。AM電磁軸承技術(shù)被廣泛應(yīng)用于剛性飛輪

轉(zhuǎn)子的制造，可以提高其運(yùn)行穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。這種技術(shù)在航空航天、

能源、電力等領(lǐng)域有舉足輕重的地位和應(yīng)用價(jià)值。

本項(xiàng)目的意義在于深入掌握主動(dòng)電磁軸承技術(shù)及其在剛性飛輪轉(zhuǎn)子

系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性、電磁力的作用和控制策略的

優(yōu)化,解決剛性飛輪系統(tǒng)中的有效問(wèn)題，提高其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和儲(chǔ)能效

率，推動(dòng)電力、能源、航空等領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

二、研究?jī)?nèi)容和任務(wù)要求

本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容主要包括：

1.剛性飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析和參數(shù)計(jì)算

2.剛性飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析

3.AMB電磁軸承的基本原理和作用機(jī)理研究

4.AMB電磁軸承對(duì)剛性飛輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和性能的影響分析

5.電磁力控制策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

6.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和結(jié)果分析

研究任務(wù)要求：

1.進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)調(diào)研，了解半主動(dòng)電磁軸承的歷史和發(fā)展現(xiàn)

狀，以及剛性飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能分析方法。

2.建立剛性飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析其動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性,

計(jì)算系統(tǒng)參數(shù)。

3.研究AM電磁軸承技術(shù)的基本原理和作用機(jī)理，分析其在剛性飛

輪轉(zhuǎn)子中的應(yīng)用。

4.分析電磁軸承對(duì)岡勝飛輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和性能的影響，優(yōu)化電磁力控

制策略。

5.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，制備實(shí)驗(yàn)樣品，進(jìn)行電磁軸承控制實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證研

究結(jié)果。

6.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)研究成果，撰寫研究報(bào)告。

三、研究計(jì)劃和進(jìn)度安排

本項(xiàng)目的研究期為三個(gè)月，具體進(jìn)度如下：

第一月：文獻(xiàn)調(diào)研和理論分析

1.1文獻(xiàn)閱讀和資料收集：閱讀相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)和學(xué)術(shù)資料，了解剛

性飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)計(jì)算方法，主動(dòng)電磁軸承技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

和應(yīng)用情況。

1.2建立剛性飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型：基于文獻(xiàn)分析和計(jì)算,建立剛

性飛輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析其動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性。

第二月：電磁軸承的作用和優(yōu)化

2.1AMB電磁軸承的原理和作用機(jī)理研究：深入研究AMB電磁軸承

的基本原理和作用機(jī)理，分析其在剛性飛輪轉(zhuǎn)子中的作用和優(yōu)勢(shì)。

2.2電磁軸承控制策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)：研究電磁軸承對(duì)剛性飛輪轉(zhuǎn)子結(jié)

構(gòu)和性能的影響，優(yōu)化電磁力控制策略。

第三月：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析

3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和制備：根據(jù)理論分析和控制策略，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，制

備實(shí)驗(yàn)樣品，搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

3.2實(shí)驗(yàn)3僉證和結(jié)果分析：進(jìn)行電磁軸承控制實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，

進(jìn)行結(jié)果分析和總結(jié)。

四、研究成果和預(yù)期目標(biāo)

本項(xiàng)目的預(yù)期目標(biāo)是：

1.理解主動(dòng)電磁軸承技術(shù)的基本原理和作用機(jī)理，深入掌握剛性飛

輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能分析方法。

2.在數(shù)學(xué)模型計(jì)算和動(dòng)態(tài)特性分析等方面進(jìn)行了深入研究，提高了

科學(xué)研究能力和綜合分析水平。

3.研究了AMB電磁軸承對(duì)剛性飛輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和性能的影響，優(yōu)化了

電磁力控制策略，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。

4.展開實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)研究成果進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用和探索，進(jìn)一步驗(yàn)證

了理論分析的正確性，提高了實(shí)踐操作能力和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析水平。

5.撰寫研究報(bào)告，對(duì)研究成果進(jìn)行總結(jié)和歸納，提高了科研寫作能

力和表達(dá)能力。

五、參考文獻(xiàn)

［1］高繼業(yè)，程文學(xué).主動(dòng)電磁軸承技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京：北京航空

航天大學(xué)出版社，2016.

［2］肖承志.一種改進(jìn)型磁懸浮氣墊伺服系統(tǒng)［刀,上海船舶學(xué)院學(xué)報(bào),

2016,35(1):92-95.

［3］張銳,范曉輝，徐立明.AMB剛性轉(zhuǎn)子電磁力控制策略研究［4

機(jī)械工程師,2017,38(12):24-28.

［4］趙宇明.飛輪儲(chǔ)能技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用分析［J］.