Структурно-параметрический синтез системы управления электромагнитными подшипниками энергетических машин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Стариков, Станислав Александрович

• Стариков, Станислав Александрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Стариков, Станислав Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Обзор известных математических моделей и принципов построения систем управления электромагнитными подшипниками

1.1 Способы построения электромагнитных подшипников для обеспечения бесконтактного подвеса роторов

1.2 Анализ существующих математических моделей электромагнитных подшипников

1.3 Обзор известных принципов построения систем

управления электромагнитными подшипниками

1.4 Цифровые системы управления электромагнитными подшипниками и их математическое описание

1.5 Цели и задачи проводимого исследования

1.6 Выводы по первой главе

2 Структурный и параметрический синтез системы управления электромагнитными подшипниками

2.1 Критерии синтеза системы управления электромагнитными подшипниками

2.2 Синтез двухконтурной системы управления электромагнитным подшипником методом непрерывного прототипа

2.3 Статические и динамические свойства непрерывного прототипа двухконтурной системы управления

электромагнитным подшипником

2.4 Синтез трехконтурной системы управления электромагнитным подшипником методом непрерывного прототипа

2.5 Статические и динамические свойства непрерывного прототипа трехконтурной системы управления

электромагнитным подшипником

2.6 Выводы по второй главе

3 Синтез регуляторов цифровой системы управления электромагнитным подшипником с учетом процесса

квантования по времени

3.1 Структурные схемы системы управления электромагнитными

подшипниками с учетом квантования по времени

3.2 Дискретная передаточная функция процесса перемещения

ротора в поле электромагнитов с учетом экстраполятора

нулевого порядка

3.3 Дискретная передаточная функция и динамические свойства

цифровой двухконтурной системы управления

электромагнитным подшипником

3.4 Дискретная передаточная функция и динамические свойства

цифровой трехконтурной системы управления

электромагнитным подшипником

3.5 Выводы по третьей главе

4 Достижимые показатели качества системы управления

электромагнитным подшипником при программной и аппаратной технической реализации регуляторов

4.1 Достижимые показатели качества системы управления электромагнитным подшипником при программной

реализации цифровых регуляторов

4.2 Аппаратная реализация цифровых регуляторов системы управления электромагнитным подшипником

4.3 Достижимые показатели качества системы управления электромагнитным подшипником при аппаратной

реализации цифровых регуляторов

4.4 Влияние основных нелинейностей объекта управления на свойства цифровой системы управления

электромагнитным подшипником

4.5 Влияние вариации параметров электромагнитных

подшипников на качество управления в цифровой системе

4.6 Влияние помехи датчика положения на работоспособность

системы управления электромагнитным подшипником

4.7 Оценка адекватности результатов диссертации

4.7 Выводы по четвертой главе

Заключение

Библиографический список

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурно-параметрический синтез системы управления электромагнитными подшипниками энергетических машин»

ВВЕДЕНИЕ

Электромагнитные подшипники находят применение во многих областях машиностроения [1,2]. Наиболее перспективным направлением является замена гидростатических подшипников скольжения, применяемых в мощных электрических машинах и компрессорах газоперекачивающих агрегатов, на электромагнитные опоры. Это позволяет исключить маслосистему, необходимую для функционирования подшипников скольжения, значительно уменьшить потребление электроэнергии, идущей на нужды маслосистемы, и повысить коэффициент полезного действия энергетической машины.

Такое применение электромагнитных подшипников приводит к следующим конкурентным преимуществам:

- отсутствие смазывающей жидкости в гидростатических подшипниках приводит к упрощению уплотнений двигателей и турбин, повышению пожаробезопасное™ агрегатов и улучшению их экологической чистоты;

- возможность гашения вибраций ротора в широком частотном спектре и, следовательно, повышение надежности энергетического агрегата;

- малый коэффициент «трения» опоры;

- полное отсутствие механического контакта вращающихся частей со статором и, следовательно, исключение износа опоры.

К другим достоинствам электромагнитных подшипников относятся:

- возможность работы в вакууме, агрессивных средах, при высоких температурах;

- обеспечение скоростей вращения недоступных для подшипников скольжения и качения;

- регулируемая жесткость опор;

- возможность реализации требуемых микроперемещений и микровибраций ротора.

Перечисленные преимущества электромагнитных подшипников определяют сферу их применения для подвеса роторов быстроходных машин:

центрифуги, гироскопы, точные приборы, высокоскоростные газовые турбины.

Практическое использование электромагнитного подвеса роторов стало возможным благодаря большому вкладу отечественных и зарубежных ученых в проблемы электромагнитных подшипников [1 - 46].

Под руководством Ю. Н. Журавлева в Псковском политехническом институте была создана научно-техническая лаборатория АЭМП, которая внесла значительный вклад в применение электромагнитного подвеса для высокоскоростных металлообрабатывающих шлифовальных и металлорежущих шпинделей [1, 24, 30].

В СССР (затем в России) важные практические успехи разработки и применения электромагнитных подшипников в космических программах связаны с трудами ученых и инженеров ВНИИЭМ: Вейнберга Д. М., Верещагина В. П., [6, 31]. Гироскопы и гиродины орбитальных станций «Салют» и «Мир» имели электромагнитные подвесы роторов, разработанные во ВНИИЭМ. В последнее время институтом успешно внедрен ряд проектов по электромагнитному подвесу роторов компрессоров газоперекачивающих агрегатов [12-22].

ООО «Сименс Электропривод» произведен высокоскоростной асинхронный электродвигатель типа HSHV мощностью 6300 кВт с магнитным подвесом ротора. Электромагнитные подшипники этого двигателя изготовлены по лицензии французской фирмы S2M, которая специализируется на выпуске данных типов опор.

Среди российских ученых следует отметить, прежде всего, работы Журавлева Ю. Н., Сарычева А. П., Макаричева Ю. А., Старикова А. В. и Тка-ченко И. С. [1, 12 - 22, 24 - 27, 30, 31, 36 - 46]. Развитие теории и практики практике применения электромагнитных подшипников находят отражение в исследованиях таких иностранных ученых, как Schweitzer G., Bleuler Н., Traxler А., Lembke. Т., Husain А., Ahmad М., Ulbrich Y., Schob R., Bichsei J., Hamoody N., Sivrioglu S., K. Nonami K., Laier, D., Markert, R., Tammi K., Wil-

lams R., Wayner P., Ebert J. [2, 4, 7 - 11, 23, 28, 29, 32 - 35].

Несмотря на большие достижения в области разработки и производства электромагнитных подшипников, этот вид опор не находит широкого применения. Прежде всего, электромагнитные подшипники уступают традиционным подшипникам качения и скольжения по своим массо-габаритным показателям. Но не этот фактор является основным в ограничении применения. Основная причина заключается в сложности технической реализации электромагнитных опор, что приводит к их высокой стоимости. Другая причина малого применения существующих электромагнитных подшипников заключается в их низкой динамической жесткости, что сказывается на работоспособности энергетических машин.

Как правило, высокая стоимость и малая жесткость активных магнитных подшипников определяются технической реализацией их системы управления, без которой данный вид опор не может функционировать. Сложность существующих современных систем управления электромагнитными подшипниками вызвана теми методами, которые применялись при их синтезе.

Большинство известных работ, посвященных синтезу систем управления электромагнитным подвесом ротора, основаны на решении обратных задач динамики [1] и обладают следующими недостатками. Во-первых, применение одноконтурных систем управления токами электромагнитов приводит к использованию простых пропорционально-дифференциальных и пропорционально-интегрально-дифференциальных регуляторов, выходной координатой которых является ток электромагнита, что вызывает проблемы технической реализации, особенно при большой инерционности цепей обмоток магнитов. Во-вторых, при управлении напряжениями на обмотках электромагнитов применение метода обратных задач динамики приводит к синтезу сложных регуляторов и введению обратной связи по току. И, наконец, известные системы управления электромагнитными подшипниками, использующие такой метод синтеза, обладают низким быстродействием и малой

динамической жесткостью. Это вызывает необходимость демпфирования колебаний гибкого ротора, что приводит к дальнейшему усложнению системы.

При синтезе систем управления электромагнитными подшипниками применяются также методы линейно-квадратичной оптимизации, финитного управления, оптимальной фильтрации сигналов и другие [1, 28 - 33]. Все эти методы приводят к синтезу таких регуляторов, которые либо в принципе не могут быть технически реализованы, либо статические или динамические свойства разрабатываемой системы становятся неудовлетворительными.

Отдельно следует отметить работы, посвященные созданию систем управления электромагнитными подшипниками, построенных по принципам многоконтурных систем с одной измеряемой координатой и подчиненного регулирования координат [37 - 45]. Основными недостатками таких систем управления является относительно низкая жесткость электромагнитного подшипника.

Увеличение жесткости электромагнитного подшипника позволяет сместить резонансные частоты ротора энергетического агрегата за пределы частот вращения. Поэтому структурно-параметрический синтез системы управления, обеспечивающей высокие жесткостные свойства магнитных опор, является актуальной задачей.

Большинство современных разработок систем управления электромагнитными подшипниками ориентированы на цифровую техническую реализацию. Тем не менее, адекватных дискретных математических моделей систем управления электромагнитными опорами практически не существует.

Целью работы является структурно-параметрический синтез системы управления, обеспечивающей высокую статическую и динамическую жесткость электромагнитных подшипников энергетических машин.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Разработать математическую модель электромагнитного подшипника, учитывающую изменение параметров в функции перемещения ротора и сигналов управления.

2. Произвести структурный и параметрический синтез системы управления электромагнитным подшипником, обеспечивающей высокие жесткостные свойства опоры.

3. Определить дискретную математическая модель процесса перемещения ротора в поле электромагнитов с учетом экстраполятора нулевого порядка.

4. Разработать математическую модель цифровой системы управления электромагнитным подшипником в виде дискретных передаточных функций и расчетных схем.

5. Провести исследования динамических и статических свойств разработанных цифровых систем управления электромагнитным подвесом ротора с учетом основных нелинейностей.

Объектом исследования является электротехническая система магнитных подшипников энергетических машин. Методы исследования

В работе использовались методы теоретических основ электротехники, теории линейных, нелинейных и импульсных систем управления, непрерывного прототипа, а также методы математического моделирования на персональном компьютере.

Научная новизна.

1. Разработана уточненная математическая модель процесса перемещения ротора в поле электромагнитов с учетом экстраполятора нулевого порядка и вариации параметров в функции перемещения и изменения сигналов управления.

2. Произведен параметрический синтез двухконтурной и трехконтурной систем управления электромагнитными подшипниками, обеспечивающих высокие жесткостные свойства опор.

3. Разработаны математические модели цифровых систем управления электромагнитными подшипниками, позволяющие найти граничные с точки зрения устойчивости значения периода дискретизации по времени в функции параметров настройки регуляторов.

4. Определены достижимые показатели качества разработанной системы управления электромагнитным подвесом ротора с учетом основных нелиней-ностей.

Практическая ценность результатов работы заключается:

- в методике синтеза систем управления электромагнитными подшипниками;

- в разработанных вариантах технической реализации цифровых регуляторов системы управления электромагнитными подшипниками.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением строгих математических методов исследований, компьютерным моделированием и сравнением с результатами экспериментов.

Реализация результатов работы

Основные результаты работы были использованы ООО Фирма «Кали-нинградгазприборавтоматика» при разработке системы управления магнитным подвесом САУ МП «Неман-100», а также нашли применение в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», что подтверждается актами внедрения.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 69-й Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР университета в СамГАСУ (Самара, 2012) и III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики АПК» в СГАУ им. Вавилова (Саратов, 2012).

Публикации

По теме диссертации опубликованы 11 печатных работ, в том числе 4 статьи из Перечня, рекомендованного ВАК РФ, и 5 патентов на изобретение.

10

На защиту выносятся:

1. Уточненная математическая модель процесса перемещения ротора в поле электромагнитов с учетом экстраполятора нулевого порядка и вариации параметров в функции перемещения и изменения сигналов управления.

2. Структурно-параметрический синтез системы управления электромагнитными подшипниками, обеспечивающий высокие жесткостные свойства опор.

3. Математические модели цифровых систем управления электромагнитными подшипниками.

4. Результаты вычислительных и натурных экспериментов по определению статических и динамических свойств электромагнитных подшипников.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основная часть работы изложена на 171 странице машинописного текста, иллюстрирована 100 рисунками и 10 таблицами. Библиографический список содержит 63 наименования на 8 страницах.

Содержание работы Во введении дано обоснование актуальности задачи синтеза системы управления электромагнитными подшипниками с высокими жесткостными свойствами. Сформулированы цель и задачи исследования, изложена научная новизна и практическая значимость диссертации.

В первой главе рассмотрены различные способы бесконтактного подвеса ротора, определено место активных электромагнитных подшипников при решении этой задачи. Проведен обзор известных моделей процесса перемещения ротора в поле электромагнитов, выбрано математическое описание электромагнитного подшипника, наиболее подходящее для синтеза системы управления. Рассмотрены существующие принципы построения систем управления электромагнитным подвесом ротора и определены их основные недостатки. Проанализирован вопрос математического описания и синтеза

цифровых систем управления электромагнитными подшипниками. Показано, что в этой области проведено мало исследований, позволяющих достичь высоких динамических характеристик электромагнитных подшипников.

Во второй главе сформулированы критерии синтеза системы управления электромагнитными подшипниками. Показано, что увеличение жесткости опор приводит к смещению собственных частот гибкого ротора в более высокий диапазон. Произведен синтез непрерывного прототипа двухконтур-ной системы управления электромагнитным подшипником. Получены аналитические зависимости для определения параметров настройки регуляторов, обеспечивающих высокое быстродействие и качество переходных процессов, близкое к техническому оптимуму. Исследованы статические и динамические свойства непрерывной двухконтурной системы и показано, что теоретически ограничений на быстродействие и жесткость электромагнитного подшипника не существует. Синтезирована трехконтурная система управления электромагнитным подшипником, обладающая астатическими свойствами по отношению к основным возмущениям. Непрерывный прототип трехконтур-ной системы также не имеет ограничений на быстродействие. Исследовано влияние периодической возмущающей силы на свойства разрабатываемых вариантов системы управления электромагнитным подшипником. Показано, что двухконтурная и трехконтурная системы управления значительно ослабляют действие периодических сил.

В третьей главе разработаны структурные схемы системы управления электромагнитными подшипниками с учетом процесса квантования по времени. Найдена дискретная математическая модель процесса перемещения ротора в поле электромагнитов с учетом экстраполятора нулевого порядка. Определены дискретные передаточные функции цифровых регуляторов с учетом предполагаемого алгоритма их функционирования. Разработаны математические модели двух вариантов цифровых систем управления электромагнитными подшипниками в виде дискретных передаточных функций и расчетных схем. Определены условия устойчивости разработанных цифро-

вых систем управления электромагнитными подшипниками, найдены граничные значения периода дискретизации по времени в функции параметров настройки регуляторов. Проведены исследования динамических и статических свойств разработанных цифровых систем управления электромагнитными подшипниками, которые показывают их высокое быстродействие и точность.

В четвертой главе произведено компьютерное моделирование системы управления электромагнитным подшипником при программной и аппаратной технической реализации цифровых регуляторов. Показано, что ограничение на частоту замыкания программного цикла микропроцессорного контроллера существенно снижает статические и динамические свойства разработанной системы управления электромагнитным подшипником. Разработано два варианта аппаратной реализации цифровых регуляторов для системы управления электромагнитным подшипником. Методом компьютерного моделирования доказано, что аппаратная реализация цифровых регуляторов обеспечивает высокие статические и динамические свойства электромагнитных опор. Исследовано влияние основных нелинейностей на работу цифровой системы управления электромагнитным подшипником в двух режимах: при всплытии ротора со страховочных подшипников и при отработке внешней возмущающей силы. Разработана математическая модель электромагнитного подшипника, учитывающая изменение параметров в функции перемещения ротора и вариации сигналов управления. Показано, что разработанные системы управления сохраняют устойчивость и работоспособность, несмотря на изменение в широких пределах параметров опор. Доказано, что наличие дифференцирующего звена в цепи обратной связи не нарушает работоспособности рассматриваемых систем управления при действии помех на выходе датчика положения ротора. Методом компьютерного моделирования доказано, что разработанные системы управления электромагнитными подшипниками превосходят существующие по быстродействию и жесткости опор.

1 ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ПОДШИПНИКАМИ

1.1 Способы построения электромагнитных подшипников для обеспечения бесконтактного подвеса роторов

Электрические и магнитные подвесы в зависимости от принципа действия разбивают на следующие типы [1]: электростатические, электромагнитные с резонансной цепью, на постоянных магнитах, индукционные или токовихревые электродинамические, диамагнитные, кондукционные, сверхпроводящие и активные магнитные.

В электростатическом подвесе незаряженное тело помещают в электростатическое поле. Взвешиваемое тело (ротор подвеса) окружено системой электродов, представляющих собой тонкие металлизированные площадки, расположенные на внутренней поверхности корпуса (рис. 1.1) [3].

Центрирование подвижных частей приборов в электростатических подвесах достигается путем силового взаимодействия заряженных проводников, образующих электродную систему, и проводящей поверхности взвешиваемого тела.

Р

»

т

Рисунок 1.1- Цилиндрический электростатический подвес

Электростатический подвес имеет следующие недостатки: малая грузоподъемность и необходимость приложения высокого напряжения и создания вакуума.

Электромагнитный подвес с резонансной цепью представляет совокупность двух электромагнитов, запитанных переменным током, причем в цепь обмоток последовательно включены конденсаторы [1]. Ферромагнитное тело подвешивается между электромагнитами с одинаковым зазором. Емкости конденсаторов подбираются таким образом, чтобы в центральном положении токи в каждой обмотке были одинаковы и силы, действующие на ротор, были равны. При смещении ротора от центрального положения индуктивность одной из обмоток увеличивается, а другой уменьшается. Вследствие этого токи автоматически перераспределятся таким образом, что появится сила, возвращающая ротор в центральное положение. Электромагнитные подвесы с резонансной цепью отличаются простотой конструкции. В то же время они обладают малой грузоподъемностью и большими потерями на вихревые токи и перемагничивание.

Подвес на постоянных магнитах требует изготовления ротора из ферромагнитного материала и оснащения его постоянными магнитами. Магнитное поле статора также создается постоянными магнитами или электромагнитами без регулирования (рис. 1.2) [1].Подвес ротора осуществляется, как правило, за счет магнитных сил отталкивания. Недостатками подвеса на постоянных магнитах являются малая удельная грузоподъемность и невозможность обеспечения полной устойчивости.

Индукционные или токовихревые электродинамические подшипники [4] устроены таким образом (рис. 1.3), что ротор имеет токопроводящие поверхности, в которых при вращении в поле постоянных магнитов наводятся устойчивые вихревые токи.

Постоянный магнит статора

/

Статор

Рисунок 1.2 - Радиальный подшипник на постоянных магнитах

Осевой подшипник Радиальный подшипник

Рисунок 1.3 - Осевой и радиальный индукционные подшипники

Ротор подвешивается за счет сил отталкивания магнитного поля и вихревых токов. Главным достоинством электродинамических подшипников является отсутствие какой-либо управляющей электроники. Основной недостаток индукционного подвеса заключается в малой грузоподъемности.

Кондукционный подвес функционирует на принципе вытеснения проводника с током из магнитного поля [1]. Для технической реализации кон-дукционного подвеса необходим мощный источник тока. Размещение ис-

точника тока на подвешиваемом теле приводит к увеличению веса и снижению эффективности подвеса. Применение источника тока вне подвешиваемого тела приводит к необходимости создания контактного или бесконтактного устройства для передачи энергии. Эти особенности значительно ограничивают возможности применения кондукционного подвеса.

Диамагнитный подвес ротора [5] основан на особенности диамагнитных тел, которая состоит в том, что их магнитная проницаемость меньше единицы и поэтому в магнитном поле они перемещаются в направлении уменьшения напряженности магнитного поля, т. е. выталкиваются из поля. Это свойство диамагнетиков позволяет создать свободный подвес диамагнитных тел в постоянном магнитном поле, т. е. скомпенсировать магнитную и гравитационную силы так, что диамагнитное тело может устойчиво висеть в поле тяжести без контакта. Диамагнитный подвес не требует создания системы управления, но обладает очень малой грузоподъемностью.

Сверхпроводящий подвес [1] включает себя сверхпроводник, устанавливаемый на подвешиваемом теле, и обычный электромагнит. Сверхпроводник является идеальным диамагнетиком, поэтому принцип действия сверхпроводящего подвеса аналогичен диамагнитному подвесу. Применение такого типа подвеса требует создания глубокого холода. Дороговизна и громоздкость криогенных установок не позволяет применять сверхпроводящий подвес в качестве самостоятельных подшипниковых узлов.

Активный магнитный подвес [1, 2, 38] в простейшем случае представляет собой композицию двух электромагнитов, расположенных на статоре, токи которых формируются системой управления по сигналам датчика положения ротора. Ротор оснащается пассивными магнитами и подвешивается в центральном положении между электромагнитами. Магнитные силы притяжения, действующие на ротор и сформированные по сигналам управляющего устройства, всегда стремятся вернуть ротор в центральное положение. Основным достоинством активного электромагнитного подвеса является вы-

сокая, по сравнению с другими типами подвесов, грузоподъемность и возможность изменения в широких пределах жесткости и демпфирования.

Сфера применения активного магнитного подвеса очень широка: ультрацентрифуги, гироскопы, высокоскоростные газовые турбины, высокоскоростные шлифовальные шпиндели, мощные электродвигатели.

Конструктивно активный магнитный подвес ротора электродвигателя представляет собой совокупность двух радиальных и одного осевого электромагнитных подшипников (рис. 1.4).

Статор осевого электромагнитного подшипника

Пассивный магнит

Страховочный подшипник

Статор электродвигателя

Ротор электродвигателя

Диск осевого электромагнитного подшипника

Статор радиального электромагнитного подшипника

Датчик положения ротора

Рисунок 1.4 - Электродвигатель, оснащенный электромагнитным подвесом

ротора

В самом общем случае система управления электромагнитным подвесом ротора, например, электродвигателя должна представлять собой композицию пяти следящих электроприводов: четыре канала управления для двух радиальных подшипниковых узлов и один - для осевого подшипника.

Разработка системы управления электромагнитного подвеса ротора, обеспечивающей высокое быстродействие и точность стабилизации положения оси, требует решения следующих задач:

- разработки математической модели электромагнитного подшипника как объекта управления;

- структурного и параметрического синтеза системы управления;

- исследования динамических характеристик синтезированной системы управления.

При горизонтальном положении ротора наибольшие сложности при реализации электромагнитного подвеса представляют собой радиальные электромагнитные подшипники, что обусловлено постоянной необходимостью компенсации силы веса ротора. Применительно к подвесу ротора электродвигателя следует также учитывать силы магнитного тяжения, возникающие при смещении ротора от центрального положения.

Конструкция радиального электромагнитного подшипника (рис. 1.5.) включает в себя статор, представляющего композицию четырех электромагнитов, расположенных в корпусе подшипникового узла; пассивный магнит, закрепленный на роторе; датчик положения ротора; страховочные подшипник. Страховочный подшипник, установленный с заранее определенным зазором, служит для опоры ротора в нерабочем состоянии и обеспечения свободного выбега в случае сбоев в работе электромагнитного подвеса. Датчик положения должен обеспечивать бесконтактное измерение положение ротора в поле электромагнитов. Очень хорошо для этой цели подходят токовихре-вые индуктивные датчики, включенные по дифференциальной схеме. Базовой поверхностью для измерения положения ротора в этом случае служит диамагнитная поверхность, например, медная, закрепленная под датчиками.

Поскольку все дальнейшие изыскания будут посвящены разработке системы управления активным магнитным подшипником, именуемым в дальнейшем просто электромагнитным подшипником или опорой, проведем анализ достижений в этой области.

Статор электромагнитного подшипника

■

—■ • -Ш' ■ изд -

Страховочный подшипник

Датчик положения ротора

Рисунок 1.5 - Конструкция радиального электромагнитного

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Стариков, Станислав Александрович, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Журавлев Ю. Н. Активные магнитные подшипники: Теория, расчет, применение. - СПб.: Политехника, 2003. - 206 с.

2. Schweitzer G., Bleuler Н., Traxler A. Active magnetic bearings, basics, properties and applications of active magnetic bearings. - Zurich, 1994. - 244 p.

3. Васюков С. А., Дробышев Г. Ф. Теория и применение электростатических подвесов. - М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. - 336 с.

4. Lembke. Т. Design and Analysis of a Novel Low Loss Homopolar Electrody-namic Bearing // Doctoral Dissertation. - Stockholm: Electrical Engineering Royal Institute of Technology, 2005. - 193 p.

5. Урман Ю. M., Бугрова H. А., Лапин H. И. О левитации диамагнитных тел в магнитном поле // Журнал технической физики, том 80, вып. 9, 2010. -С. 25 -33.

6. Верещагин В. П., Клабуков В. А. Математическая модель магнитного подшипника // Труды НЛП ВНИИЭМ. - М., 2009. - т. 112. - С. 17 - 22.

7. Husain A. R., Ahmad М. N. Deterministic Models of an Active Magnetic Bearing System // Journal of Computers, Vol. 2, No. 8, 2007. - P. 9 - 17.

8. Loesch, F. Two remarks on the modeling of active magnetic bearing system // Proceedings of the Sixth International Symposium on Magnetic Suspension Technology. - Turin, 2001. - P. 422 - 427.

9. Schweitzer G., Ulbrich Y. Magnetic bearings - novel type of suspension // Vibr. Rotating Mach. 2-nd Int. Conf. - London: Cambridge, 1980. - P. 151 — 156.

10. Schob R., Bichsel J. Vector control of the bearingless motor // Proceedings of the Fourth International Symposium on Magnetic Bearings. - Zurich, 1994. -P. 327-332.

11. Vischer, D., and Bleuler, H. A new approach to sensorless and voltage controlled AMBs based on network theory concepts // Proceedings of the Second

International Symposium on Magnetic Bearings. - Tokyo, 1990. - P. 301 -306.

12. Сарычев А. П., Верещагин В. П. Электромагнитные подшипники для Газпрома // Электротехника. - М., 1996. - № 5. - С. 29 - 31.

13. Сарычев А. П., Носков А. В. Применение электромагнитных подшипников в машиностроении и газовой промышленности. Труды 13-го Международного симпозиума «Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования». - СПб., 2007. - С. 215 - 229.

14. Сарычев А. П., Абдурагимов А. С., Носков А. В. Опыт применения магнитных подшипников в компрессорах ГПА // Труды 15-го Международного симпозиума «Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования». - СПб., 2010. - С. 122 - 128.

15. Бухолдин Ю. С., Королёв В. С., Сарычев А. П., Носков А. В. и др. Опыт создания и эксплуатации турбокомпрессоров с применением магнитного подвеса ротора // Компрессорное и энергетическое машиностроение, № 1. -Киев, 2009.-С. 17-19.

16. Сарычев А. П., Ермолаев А. В., Спирин А. В. и др. Опыт создания нагнетателя для ГПА-12М «Урал» // Компрессорная техника и пневматика, № 8.-М., 2001.-С. 15-17.

17. Сарычев А. П., Хабибуллин М. Г., Верещагин В. П., Спирин А. В. и др. Разработка и испытания нагнетателя с магнитными подшипниками для ГПА-16 «Волга» // Компрессорная техника и пневматика, № 5. - М., 2001. -С. 16-18.

18. Сарычев А. П., Вейнберг Д. М. Опыт разработки электромагнитных подшипников для газовых компрессоров // Труды HI ill ВНИИЭМ. - М., 2001.-т. 100.-С. 275 -282.

19. Руковицын И. Г., Сарычев А. П. Применение электромагнитных подшипников в газовой промышленности // Компрессорная техника и пневматика, -№ 1.-М., 2008.-С. 12-14.

20. Сарычев А. П. Разработка электромагнитных подшипников для серии компрессоров газоперекачивающих агрегатов // Труды НЛП ВНИИЭМ. -М., 2009.-т. 110.-С. 3- 10.

21. Сарычев А. П. Особенности и опыт создания электромагнитных подшипников для серии компрессоров газоперекачивающих агрегатов // Труды НЛП ВНИИЭМ. - М., 2009. - т. 112. - С. 3 - 10.

22. Сарычев А. П. Исследование и разработка ряда электромагнитных подшипников для серии компрессоров газоперекачивающих агрегатов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - М.: Московский энергетический институт, 2011. - 40 с.

23. Hamoody N. Q., Ahmad А. Н. Simulation of Active Magnetic Bearing Response based NNC // Eng. & Tech. Journal, Vol.27, No.6, 2009. - P. 1047 -1063.

24. Журавлев Ю. H. Синтез системы управления активной магнитной опорой с позиций обратных задач динамики // Изв. вузов. Приборостроение. —1987. — № 5. — С. 47 - 52.

25. Сарычев А. П., Руковицын И. Г. Особенности управления активными электромагнитными подшипниками газоперекачивающих агрегатов с гибкими роторами // Труды НПП ВНИИЭМ. - М., 2009. - т. 113. - С. 13 -18.

26. Вейнберг Д.М., Верещагин В.П., Сарычев А.П., Сизов М.В. Фильтрация колебаний гибкого ротора в активных магнитных подшипниках // Турбины и компрессоры, № 5. - СПб, 1998. - С. 6 - 8.

27. Сарычев А. П., Руковицын И. Г. Математическая модель ротора для анализа управления магнитными подшипниками // Труды НПП ВНИИЭМ. -М.: 2008.-т. 107.-С. 11-15.

28. Sivrioglu S., К. Nonami К. Sliding Mode Control With Time-Varying Hyperplane for AMB Systems // IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, Vol. 3, No. 1, 1998.-P. 51-59.

29. Husain A. R., Ahmad M. N., Mohd A. H. Application of H2-based Sliding Mode Control for an Active Magnetic Bearing System // World Academy of Science, Engineering and Technology, No. 37, 2008. - P. 40 - 47.

30. Журавлев Ю. H. Синтез линейной оптимальной системы управления магнитным подвесом жесткого ротора // Машиноведение, - № 4. -М., 1987.-С. 49-56.

31.Вейнберг Д. М., Верещагин В. П., Данилов-Нитусов Н. Н. Системы магнитного подвеса в исполнительных органах управления ориентацией космических аппаратов // Изв. АН СССР. МТТ.— 1981, № з. -С. 152 - 157.

32. Laier, D., and Markert, R. Simulation of nonlinear effects on magnetically suspended rotors // Proceedings of the First Conference on Engineering Computation and Computer Simulation ECCS-1, vol.1. - Changsha, 1995. P. 473 - 482.

33. Ji, J.C., and Leung, A.Y.T. Non-linear behavior of a magnetically supported rotor // Proceedings of the Seventh International Symposium on Magnetic Bearings. - Zurich, 2000. - P. 23 - 28.

34. Tammi K. Active control of radial rotor vibrations: Identification, feedback, feedforward, and repetitive control methods // Dissertation for the degree of Doctor of Science in Technology. - Helsinki University of Technology, 2007. - 165 p.

35. Willams R. D., Wayner P. M., Ebert J. A. Reliable, high-speed digital control for magnetic bearings // Proceedings of the Fourth International Symposium on Magnetic Bearings. - Zurich, 1994. - P. 1 - 6.

36. Макаричев Ю. А., Стариков А. В., Стариков А. В. Математическая модель радиального электромагнитного подшипника как объекта управления // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сборник науч. трудов. - Магнитогорск: МГТУ, 1998.

37. Макаричев Ю. А., Стариков А. В. Расчет электромагнитных сил в радиальных магнитных подшипниках с распределенной зубцово-пазовой структурой статора // Доклады Всероссийского науч.-техн. Семинара

«Проблемы транспортировки газа». - Тольятти: РИО РАО Газпром, 1999. -С. 78

38. Макаричев Ю. А., Стариков А. В. Теоретические основы расчета и проектирования радиальных электромагнитных подшипников. - М.: Энерго-атомиздат, 2009. - 150 с.

39. Макаричев Ю. А., Стариков А. В., Ткаченко И. С. Сравнение эффективности конструкции радиального электромагнитного подшипника // Вестник Самарского государственного технического университета. Выпуск 41. Серия «Технические науки». - Самара: СамГТУ, 2001. - С. 158 - 161.

40. Патент России № 2181922. МПК Н02Р16/06, Н02К7/09. Система управления электромагнитным подвесом ротора / Ю. А. Макаричев, А. В. Стариков, А. В. Стариков (Россия) // Опубл. 27.04.2002, Бюл. № 12.

41. Стариков А. В., Стариков А. В. Система прямого цифрового управления радиального электромагнитного подшипника // Оптимизация работы электроприводов: Межвузовский сборник. - Красноярск: КГТУ, 1999.

42. Макаричев Ю. А., Стариков А. В., Ткаченко И. С. Синтез системы подчиненного регулирования электромагнитным подвесом ротора // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Физико-математические науки», № 1 (14) - 2007. - Самара: СамГТУ, 2007. - С. 143- 148.

43. Макаричев Ю. А., Стариков А. В. Статические и динамические характеристики электромагнитного подвеса / Ежемесячный научно-технический журнал «Электротехника» № 8 - 2008. - М.:ЗАО «Знак», 2008. - С. 25 -30.

44. Патент России № 2345464. МПК Н02К7/09. Система управления электромагнитным подвесом ротора / Ю. А. Макаричев, А. В. Стариков (Россия) // Опубл. 27.01.2009, Бюл. № 3.

45. Макаричев Ю. А., Стариков А. В., Ткаченко И. С. Анализ устойчивости системы подчиненного регулирования электромагнитного подвеса ротора // Вестник Самарского государственного технического университета. Се-

176

рия «Технические науки», № 1 (19)- 2007. - Самара: СамГТУ, 2007. - С. 135- 140.

46. Макаричев Ю. А., Стариков А. В., Ткаченко И. С. Дискретная математическая модель цифровой системы управления электромагнитным подвесом ротора // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Физико-математические науки», № 2 (15) - 2007. - Самара: СамГТУ, 2007. - С. 186 - 188.

47. Рапопорт Э. Я. Системы подчиненного регулирования электроприводов постоянного тока. - Куйбышев: КПтИ, 1985. - 56 с.

48. Микропроцессорные системы автоматического управления / В. А. Бесе-керский, Н. Б. Ефимов, С. И. Зиатдинов и др.; Под общ. Ред. В. А. Бесе-керского. - Л.: Машиностроение, 1988. - 365 с.

49. Макаричев Ю. А., Стариков А. В., Стариков С. А. Многомерная и многосвязная математическая модель процесса перемещения ротора в электромагнитном подвесе // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки», № 2 (34) - 2012. - Самара: СамГТУ, 2012. - С. 136 - 142.

50. Галицков С. Я. Системы управления прецизионными станками и роботами. - Самара: СамГТУ, 1993. - 118 с.

51. Галицков С. Я., Галицков К. С. Многоконтурные системы управления с одной измеряемой координатой: Монография. - Самара: СГАСУ, 2004. -140 с.

52. Патент России № 2375736, МПК С05В11/36, Н02К7/09, Н02Р6/16. Система управления электромагнитным подвесом ротора / Ю. А. Макаричев, А.

B. Стариков, С. А. Стариков (Россия) // Опубл. 10.12.2009, Бюл. № 34.

53. Стариков А. В., Стариков С. А. Параметрический синтез регуляторов многоконтурной системы управления электромагнитным подвесом ротора // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки», № 1 (29) - 2011. - Самара: СамГТУ, 2011. -

C. 192-200.

54. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1975. - 768 с.

55. Патент России № 2395150, МПК Н02К7/09, Н02Р6/16, 005В11/36. Система управления электромагнитным подвесом ротора / А. В. Стариков, С.А. Стариков (Россия) // Опубл. 20.07.2010, Бюл. № 20.

56. Стариков С. А. Влияние квантования по времени на свойства цифровой системы управления электромагнитным подвесом ротора // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки», № 1 (33) - 2012. - Самара: СамГТУ, 2012. - С. 162 - 169.

57. Патент России № 2417390, МПК 005В11/00. Цифровой регулятор для системы управления электромагнитным подвесом ротора /А. В. Стариков, С. А. Стариков, А. В. Пудовкин (Россия) // Опубл. 27.04.2011, Бюл. № 12.

58. Патент России № 2433443, МПК 005В11/26. Цифровой регулятор для системы управления электромагнитным подвесом ротора / А. В. Стариков, С. А. Стариков (Россия) // Опубл. 10.11.2011, Бюл. № 31.

59. Макаричев Ю. А., Стариков А. В., Стариков С. А. Математическая модель электромагнитного подшипника как объекта управления с учетом непостоянства его параметров // Известия высших учебных заведений «Электромеханика», № 4 - 2012. - М.: «Изв. вузов. Электромеханика», 2012.-С. 31 -34.

60. Патент России № 2460909, МПК Р16С32/04, Н02К7/09, Н02Р6/16, С05В6/00, 005В11/36. Система управления электромагнитным подвесом ротора / А. В. Стариков, С. А. Стариков (Россия) // Опубл. 10.09.2012, Бюл. № 25.

61. Макаричев Ю. А., Стариков А. В., Стариков С. А. Особенности применения астатических регуляторов в системах управления электромагнитных подшипников // Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы III Международной научно-практической конференции. - Саратов: Издательство «Кубик», 2012. - С. 162 - 166.

62. Стариков А. В., Стариков С. А. Система управления электромагнитным подшипником с адаптацией выходного сигнала интегрального регулятора // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре: материалы 69-й Всероссийской науч.-тех. конференции по итогам НИР 2011 года / Сам. гос. арх.-строит. ун-т. - Самара, 2012. - С. 506 - 507.

63. Стариков А. В. Обеспечение точного подхода к заданной координате // Вестник Самарского государственного технического университета. Выпуск 12. Серия «Физико-математические науки». - Самара: СамГТУ, 2001.-С. 200-202.