磁懸浮軸承非線性支承特性的研究

田 聰，王念先，王東雄，徐 波

（1.武漢科技大學冶金裝備及其控制教育部重點實驗室，湖北武漢 430081；2.武漢科技大學湖北省機械傳動與制造工程重點實驗室，湖北武漢 430081；3.東風越野車有限公司，湖北武漢 430058）

1 引言

磁懸浮軸承是利用電磁鐵產生可控支承力將轉子無接觸地穩定懸浮的一種新型軸承。與普通機械接觸式軸承相比，磁懸浮軸承具有無摩擦、無磨損、長壽命、無需潤滑以及剛度阻尼可調等優點，這使得運動部件能夠高速度、高精度、低功耗、無噪聲地運行[1?2]。

目前關于磁懸浮軸承支承特性的研究所采用的模型大多是在平衡位置對非線性動力學方程進行線性化。

文獻[3]對線性磁懸浮軸承系統進行動態仿真，對磁懸浮軸承支承特性的影響因素進行了研究；文獻[4]采用了磁懸浮軸承的線性模型對支承特性的主動可控性進行了研究。然而磁懸浮軸承系統具有典型的非線性特性，動態性能復雜，將磁懸浮軸承抽象成為一個線性系統，會使整個系統的穩定性分析存在偏差。另一方面，關于磁懸浮軸承支承特性的研究所采用的系統模型是忽略漏磁及磁飽和的非線性支承力模型，文獻[5]采用非線性支承力模型（忽略磁飽和、漏磁等）結合PD控制，研究了磁懸浮軸承支承剛度與控制器參數之間的非線性關系。然而，當磁飽和發生時，軟磁性材料的磁阻顯著增加，同時漏磁也是不可忽視的，文獻[6]針對邊緣磁通、漏磁及磁飽和等主要因素建立了磁懸浮軸承的承載力模型，并驗證了承載力模型的正確性；……