磁懸浮智慧型支承

內容簡介

本書嘗試將磁懸浮旋轉支承與磁懸浮直線支承結合起來，以磁懸浮支承技術為研究對象，闡述磁懸浮智慧型支承的共同特徵。本書主要闡述了磁懸浮支承的發展歷史與現狀、磁懸浮智慧型支承的概念與內涵、磁懸浮支承結構的冗餘與重構、磁懸浮支承的智慧型控制算法等磁懸浮凶抹拘智慧型支承的基礎理論，介紹了常導磁懸浮列車、超導磁懸浮列車、真空管道磁懸浮列車的工作原理及發展現狀與趨勢，論述了磁懸浮電梯、磁懸浮導軌的套用，還介紹了磁懸浮支承的減振隔振原理、方法與裝置。本書主要讀者為從事磁懸浮研究的相關科研工作人員和高等學校的教師、研究生等。本書也可以作為研究生的教材使用。

圖書目錄

第1章緒論/1

1.1磁懸浮支承的發展歷史與現狀/3

1.2磁懸浮旋轉支承/9

1.2.1主動磁懸浮軸承/9

1.2.2被動磁懸浮軸承/10

1.2.3超導磁懸浮軸承/11

1.2.4混合磁懸閥只轎再浮軸承/14

1.3磁懸浮軸承的特點/18

1.4智慧型支承/19

1.4.1軸承智慧型化的研究及其發展現狀/20

1.4.2磁懸浮智慧型支承/23

1.5本章小結/25

本章參考文獻/25

第2章磁懸浮智慧型支承的結構/28

2.1磁懸浮支承原理/28

2.1.1完全約束磁懸浮支承系統/28

2.1.2非完全約束磁懸浮支承系統/29

2.2非完全約束磁懸浮系統的實際案例/29

2.2.1磁懸浮碟片系統的動力學模型/29

2.2.2磁懸浮碟片系統碟片空間狀態信息的獲取/31

2.2.3磁懸浮碟片系統碟片控制信號的計算/32

2.2.4電磁鐵三個方向電磁力的特性/33

2.2.5磁懸浮支承邊緣效應電磁力的實驗測定/36

2.2.6磁懸浮盤棵射才簽片系統的實驗/38

2.3磁懸浮支承的冗餘設計與可靠性/42

2.3.1徑向磁懸浮支承冗餘設計方案/43

2.3.2軸向磁懸浮支承冗餘設計方案/44

2.3.3控制系統冗餘結構設計方案/45

2.3.4徑向磁懸浮支承殘餘承載力/46

2.3.5軸向磁懸浮支承殘餘承載力/46

2.3.6磁懸浮支承冗餘設計的可靠性/48

2.4弱耦合徑向磁懸浮支承/50

2.4.1力平衡補償控制/51

2.4.2弱耦合徑向磁懸浮支承冗餘設計/54

2.4.3參數的計算與選擇/55

2.4.4各種失效類型的補償/56

2.5弱耦合軸向磁懸浮支承/59

2.5.1結構參數的確定/60

2.5.2六環冗餘結構殘餘承載力/62

2.5.3六環冗餘結構附加彎矩/63

2.5.4六環冗餘結構與兩環冗餘結構的性能對比/67

2.5.5六環冗餘軸向磁懸辯抹項浮支承的熱性能/69

2.6本章小結/79

本章參考文獻/80

磁懸浮智慧型支承目錄第3章磁懸浮軸承磁場分析與支承參數識別/83

3.1磁懸浮軸承三維磁場有限元分析/83

3.1.1有限元建模/83

3.1.2求解/89

3.1.3解後處理/89

3.2磁懸浮軸承磁場耦合分析/95

3.2.1不同磁極布置形式的磁場分布比較/95

3.2.2不同磁極布置形式的磁力比較/98

3.3磁懸浮支承特性參數的測試和辨別/99

3.3.1力電流係數的實驗測定/100

3.3.2力位移係數的實驗測定/101

3.3.3電控環節的甩斷鑽數學模型辨別/102

3.3.4磁懸浮軸承動力特性參數的辨別/106

3.4本章小結/107

本章參考文獻/108

第4章磁懸浮智慧型支承的控制算法/109

4.1磁懸浮支承的PD控制算法/109

4.2磁懸浮支承的PID控制算法/116

4.3磁懸浮支承的智慧型控制算法/118

4.4磁懸浮支承頌促歡系統模糊控制/120

4.4.1模糊控制概述/120

4.4.2模糊控制原理/120

4.4.3模糊PID控制/121

4.4.4基於模糊PID控制的磁懸浮系統/124

4.5磁懸浮系統神經網路控制/126

4.5.1神經網路控制概述/126

4.5.2人工神經元模型/126

4.5.3神經網路學習規則訂諒/127

4.5.4BP神經網路PID控制/128

4.5.5單神經元自適應控制及仿真/129

4.6BP神經網路控制實例/130

4.7本章小結/132

本章參考文獻/133

第5章磁懸浮支承的故障診斷與重構/134

5.1磁懸浮支承的故障分類/134

5.1.1針對位移檢測環路的故障分析/135

5.1.2針對電流控制環路的故障分析/136

5.2磁懸浮智慧型支承的重構/138

5.2.1基於冗餘位移感測器的容錯控制/139

5.2.2強耦合冗餘支承結構的重構策略/140

5.2.3弱耦合冗餘支承結構的重構策略/149

5.3本章小結/160

本章參考文獻/160

第6章磁懸浮直線支承/164

6.1常導磁懸浮列車/164

6.1.1EMS式磁懸浮列車/164

6.1.2EDS式磁懸浮列車/167

6.2超導磁懸浮列車/169

6.3真空管道磁懸浮列車/171

6.3.1常導電磁懸浮/171

6.3.2永磁懸浮/172

6.3.3電動懸浮/174

6.3.4高溫超導懸浮/174

6.3.5混合磁懸浮/175

6.3.6真空管道磁懸浮列車方面的研究/175

6.4磁懸浮列車的特點與懸浮模型/178

6.4.1磁懸浮列車特點/178

6.4.2磁懸浮列車懸浮原理與懸浮模型/179

6.5磁懸浮直線支承其他套用/185

6.5.1磁懸浮工具機導軌/185

6.5.2磁懸浮電梯/185

6.6本章小結/187

本章參考文獻/187

第7章磁懸浮主動隔振技術/191

7.1磁懸浮主動隔振技術原理/191

7.2差動式磁懸浮隔振器數學模型/192

7.3磁懸浮隔振器的設計與分析/194

7.3.1結構設計及參數選擇/194

7.3.2磁懸浮隔振器電磁場分析/195

7.3.3電磁力模型辨識/198

7.4磁懸浮主動隔振系統動力學特性/200

7.4.1磁懸浮單層隔振系統動力學特性/200

7.4.2磁懸浮雙層隔振系統動力學特性/202

7.4.3磁懸浮浮筏隔振系統動力學特性/208

7.5磁懸浮隔振系統的控制系統/215

7.5.1控制策略/215

7.5.2控制模型/216

7.6LQR控制系統仿真/217

7.6.1磁懸浮單層隔振系統/217

7.6.2磁懸浮浮筏隔振系統/218

7.7實驗分析/220

7.7.1隔振系統結構設計/220

7.7.2磁懸浮單層隔振系統實驗分析/223

7.7.3磁懸浮浮筏隔振系統實驗分析/224

7.8本章小結/224

本章參考文獻/225

第8章磁懸浮微重力隔振系統/226

8.1空間微重力環境與磁懸浮隔振裝置/226

8.1.1空間微重力環境與空間科學實驗/226

8.1.2空間微重力隔振裝置/228

8.1.3磁懸浮微重力主動隔振系統面臨的基礎理論問題/235

8.2磁懸浮微重力隔振系統建模/236

8.2.1隔振控制系統基本原理/236

8.2.2磁懸浮微重力隔振結構設計/236

8.2.3微重力隔振裝置測量模型建立/238

8.2.4微重力隔振系統動力學建模/246

8.3磁懸浮微重力隔振控制系統設計/253

8.4本章小結/258

作者簡介

胡業發工學博士，武漢理工大學二級教授、博士生導師，機械工程專業責任教授，美國密西根大學訪問學者。國際磁懸浮軸承學術委員會委員、全國磁懸浮技術專業委員會副主任委員、中國人工智慧學會智慧型製造專業委員會常務委員、湖北省電工技術學會副理事長。主要研究領域：磁懸浮技術、複合材料設計、數字製造。主持國家重點研發計畫項目、國家自然科學基金項目、中俄國際合作項目、湖北省自然科學基金重點類項目、湖北省科技創新項目重大專項和企業橫向項目等30餘項。長期從事磁懸浮技術方面的研究。獲得湖北省科學技術獎（技術發明獎二等獎）1項；獲得國家發明專利授權16項；出版學術專著2部，教材1部；發表論文100多篇，其中80篇被SCI/EI/ISTP收錄。

王曉光工學博士，武漢理工大學教授。1982年畢業於華中工學院（今華中科技大學）機械系機械製造及其自動化專業；1982年至1989年在鐵道部大橋工程局橋樑機械廠工作，工程師；1989年至今在武漢理工大學機電工程學院從事教學與科研工作。主要研究領域：機械製造、機電一體化設備、磁懸浮技術及其套用、工業工程。在國內外學術期刊和會議上發表學術論文60多篇；獲得國家發明專利授權20多項。參與“磁懸浮轉子的關鍵技術”項目，獲2005年度湖北省科學技術獎（技術發明獎二等獎）。參與了《磁力軸承的基礎理論與套用》一書的編寫工作。

宋春生工學博士，武漢理工大學機電工程學院教授、博士生導師。湖北省磁懸浮工程技術研究中心副主任，入選武漢市“黃鶴英才計畫”。主要研究領域：磁懸浮主動隔振技術、狀態監測與故障診斷等。在國內外重要學術期刊及會議上發表高水平學術論文40餘篇，其中SCI收錄30餘篇；參編專著1部；獲批軟體著作權4項；申請國家專利30項，授權14項；主持國家自然科學基金項目3項，主持和承擔其他、省部級項目及軍工與企業項目20餘項。兼任中國電子學會電子機械工程分會委員、中國機械行業卓越工程師教育聯盟智慧型製造專業委員會委員、全國材料新技術發展研究會屆理事會理事、湖北省電機工程學會理事、中國機械工程學會高級會員、中國電子學會高級會員。

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