譯者序

中文版序

原書前言



第1章 介紹和綜述

1.1 磁軸承原理

1.2 作為機電一體化產品的磁軸承

1.3 交通運輸、物理學和機械工程中的磁軸承

1.4 磁軸承的分類

1.5 主動式磁軸承的特性

1.6 研究和工業應用實例

參考文獻



第2章 主動式磁軸承原理

2.1 作為可控支承的磁軸承

2.1.1 主動式與被動式磁軸承

2.1.2 控制

2.1.3 磁軸承基本模型

2.2 閉環磁軸承的控制回路

2.2.1 簡單主動式磁軸承控制繫統設計

2.2.2 主動式與被動式磁軸承的不同

2.2.3 PD與PID控制

2.2.4 電流與電壓控制

2.3 反饋控制設計

2.3.1 狀態空間描述

2.3.2 狀態與輸出反饋控制設計

2.4 受迫振動和頻率響應

2.4.1 諧波激勵響應

2.4.2 廣義頻率響應

2.4.3 作為有力工具的頻率響應

參考文獻



第3章 硬件部件

3.1 軸承電磁鐵

3.1.1 磁力現像

3.1.2 鐵磁材料的性質

3.1.3 磁路

3.1.4 磁力

3.1.5 軸承磁鐵設計

3.1.6 幾何參數

3.1.7 徑向軸承承載能力估算

3.1.8 止推磁軸承設計

3.2 永磁偏置磁軸承

3.3 功率放大器

3.3.1 模擬功放原理

3.3.2 開關功放原理

3.4 傳感器

3.4.1 幾個術語

3.4.2 位移測量

3.4.3 磁通和電流測量

3.5 結束語

參考文獻

磁懸浮軸承--理論、設計及旋轉機械應用目錄

第4章 執行器

4.1 結構

4.2 功率放大器

4.3 電磁鐵

4.4 執行器組合

4.5 算例

4.5.1 電磁鐵模型

4.5.2 跨導式功率放大器

4.5.3 跨磁導式功率放大器

4.6 驅動模式和線性化

4.6.1 差動繞組

4.6.2 外部線性化

4.6.3 功率放大器模式

4.7 電磁鐵執行器響應限制

4.8 繫統特性測量

參考文獻



第5章 磁軸承中的損耗

5.1 概述

5.1.1 轉子損耗

5.1.2 軸承磁鐵（定子）中的損耗

5.1.3 功率放大器中的損耗

5.1.4 電纜中的損耗

5.2 轉子中的鐵損

5.2.1 磁滯損耗

5.2.2 渦流損耗

5.3 空氣動力損耗，風損

5.3.1 基本知識

5.3.2 圓柱自由轉子的拖曳繫數

5.3.3 多槽定子中閉式圓柱轉子的拖曳繫數

5.3.4 其他方法

5.3.5 空氣損耗的制動轉矩計算

5.4 確定轉子損耗

5.5 降低損耗措施

5.5.1 轉子損耗

5.5.2 軸承磁鐵（定子）中的損耗

5.5.3 功率放大器中的損耗

5.5.4 長電纜中的損耗

5.6 不同應用的損耗

參考文獻



第6章 設計準則與限制特征

6.1 承載能力

6.2 控制器和執行器

6.3 速度

6.4 尺寸

6.5 高溫

6.6 損耗

6.7 精度

6.8 智能機械概念

6.9 結束語

參考文獻



第7章 剛性轉子動力學

7.1 簡介

7.2 慣性特性

7.3 彈性支承下的固有振動

7.3.1 運動模型和方程

7.3.2 運動穩定性

7.3.3 固有振動

7.4 轉速的影響和陀螺效應

7.4.1 陀螺動力學

7.4.2 前向和反向渦動

7.4.3 高轉速下的行為

7.4.4 非保守力

7.5 靜和動不平衡

7.6 轉子激勵和臨界轉速

7.6.1 不平衡轉子的臨界轉速

7.6.2 其他簡諧激勵

7.6.3 機械傳感器和執行器偏差產生的激勵

7.6.4 不對稱引起的參數激勵

7.6.5 非周期性激勵

參考文獻



第8章 磁軸承剛性轉子控制

8.1 軸承轉子模型

8.2 反饋控制設計

8.2.1 分散控制

8.2.2 分散控制的不足

8.2.3 平動與錐動模態的解耦控制

8.2.4 其他反饋控制原理

8.3 不平衡控制

8.3.1 磁軸承不平衡控制策略

8.3.2 不平衡控制概述

8.3.3 不平衡控制實例：UFRC

參考文獻



第9章 數字控制

9.1 數字控制與模擬控制比較

9.2 數字控制硬件及時序問題

9.3 離散時間控制基礎

9.3.1 由微分方程到差分方程

9.3.2 連續時間繫統離散後的特性

9.3.3 簡單的離散時間PD控制例子

9.4 離散時間繫統控制設計

9.5 數字控制的實現

9.6 數字控制磁軸承的診斷能力

參考文獻



第10章 柔性轉子動力學

10.1 介紹

10.2 Jeffcott轉子--一種簡化的柔性轉子

10.2.1 Jeffcott轉子的力學模型

10.2.2 圓盤的運動方程

10.2.3 固有振動和固有頻率

10.2.4 受迫不平衡振動

10.2.5 外阻尼的影響

10.2.6 軸承彈性的影響

10.3 連續質量剛度分布的彈性轉子

10.3.1 彈性轉子建模

10.4 基法的運動方程

10.4.1 轉子

10.4.2 虛功原理

10.4.矩陣和全局矩陣

10.4.4 轉子繫統矩陣的通用結構

10.4.5 固有振動：固有頻率和模態

10.4.6 實例：航空發動機柔性轉子實驗臺架

10.4.7 受迫不平衡振動

10.5 磁軸承柔性轉子

10.5.1 力和位移

10.5.2 運動方程

10.5.3 磁軸承柔性轉子的狀態空間表達

10.6模型的簡化

10.6.1 子結構技術

10.6.2 平衡降階

10.7 結束語

參考文獻



第11章 繫統辨識

11.1 介紹

11.2 旋轉機械動力學特性

11.3 物理與/或模態參數的辨識

11.3.1 轉子動力學模型

11.3.2 頻率響應函數測量

11.3.3 參數估計

11.4 通過磁軸承激振轉子

11.4.1 力與運動的激振與控制

11.4.2 力的測量技術

11.5 辨識的應用

11.5.1 磁軸承旋轉結構的模態分析

11.5.2 滑動軸承及密封的轉子動力學參數辨識

11.5.3 通過辨識對一臺泵進行診斷

11.6 結束語

參考文獻



第12章 撓性轉子控制

12.1 撓性效應

12.1.1 帶寬

12.1.2 不重合

12.2 模型結構

12.3 與組合

12.3.1 執行裝置

12.3.2 轉子

12.3.3 傳感器、抗混疊濾波器與采樣延遲

12.3.4 完整模型

12.3.5 示例模型

12.3.6 包括殼體及子結構

12.3.7 閉合環路

12.3.8 磁軸承繫統模型的一些注意事項

12.4 簡單的控制：重合分散PID

12.4.1 PID控制概念

12.4.2 PID控制實例

12.5 性能評估

12.5.1 信號權重

12.5.2 向量範數

12.5.3 奇異值

12.5.4 實例

12.6 不重合分散PID控制

12.7 敏感度

12.7.1 小增益理論

12.7.2 實例

12.7.3 ISO敏感度

12.7.4 實例：撓性轉子的輸出敏感度

12.7.5 磁軸承繫統敏感度的一般性意見

12.8 不重合混合PID控制

12.8.1 穩定H11（“錐形模態”）

12.8.2 穩定H22（“平動模態”）

12.9 ∞範數

12.1 0∞控制

12.1 0.1 問題描述

12.1 0.2 解的結構

12.1 0.3 解的性能

12.1 1μ控制

12.1 1.1 解μ綜合問題

12.1 1.2 μ控制器的性能

12.1 2非對稱的例子

12.1 3陀螺效應

12.1 4不平衡控制

12.1 4.1 小化控制量

12.1 4.2 小化響應

12.1 4.3 混合優化

12.1 4.4 實現

12.1 5結束語

參考文獻



第13章 保護軸承

13.1 轉子與機殼的觸踫綜述

13.2 觸踫模型

13.2.1 實驗臺架

13.2.2 接觸力模型

13.3 渦動運動

13.3.1 渦動運動建模

13.3.2 渦動運動實驗

13.3.3 初始狀態對渦動發展的影響

13.4 球軸承

13.5 設計考慮

13.6 結束語

參考文獻



第14章 動力學與容錯控制問題

14.1 避免踫摩

14.1.1 典型故障

14.1.2 部件冗餘

14.2 踫摩動力學

14.2.1 剛性盤模型

14.2.2 完整的轉子磁軸承繫統

14.2.3 接觸模式穩定

14.3 踫摩前與踫摩期間的控制

14.3.1 剛性盤模型

14.3.2 避免接觸

14.3.3 從接觸中恢復

參考文獻



第15章 自傳感磁軸承

15.1 概念

15.2 動機

15.3 控制方法

15.3.1 線性時不變模型

15.3.2 線性周期方法

15.3.3 開關紋波

15.4 遺留技術挑戰

15.4.1 紋波幅度

15.4.2 渦流

15.4.3 飽和

15.5 結束語

參考文獻



第16章 自軸承電動機

16.1 引言

16.2 P±2型自軸承電動機

16.2.1 結構與原理

16.2.2 實驗結果與思考

16.3 混合型自軸承電動機

16.3.1 結構與原理

16.3.2 實驗結果與思考

16.4 洛倫茲型自軸承電動機

16.4.1 結構與原理

16.4.2 實驗結果與思考

16.5 軸向自軸承電動機

16.5.1 結構與原理

16.5.2 實驗結果和思考

16.6 人工心髒泵的應用

16.6.1 動機

16.6.2 徑向電動機離心泵

16.7 結束語

參考文獻



第17章 微型磁軸承

17.1 微型磁性執行器及其微縮

17.1.1 MEMS

17.1.2 微型磁軸承的一些潛在應用領域

17.1.3 常常被低估：微型磁性執行器與靜電執行器的潛力對比

17.1.4 微縮電磁鐵

17.1.5 無接觸軸承的微縮

17.1.6 微型轉子的空氣動壓效應

17.2 磁軸承型式的分類

17.3 抗磁轉子軸承

17.3.1 基礎

17.3.2 優化抗磁軸承的永久磁鐵布局

17.3.3 與永磁軸承的聯合

17.3.4 利用永磁軸承和抗磁穩定被動懸浮一個80g轉子

17.4 微型主動式磁軸承

17.5 300萬r/min的微型軸承

17.5.1 繫統裝置

17.5.2 感應電動機

17.5.3 不同壓力下的風損

17.5.4 轉速的測量

17.6 結束語

參考文獻



第18章 安全性與可靠性問題

18.1 安全的心理學和哲學背景

18.2 安全性、可靠性和可信任性的定義及技術含義

18.3 機電一體化的磁軸承及其失效案例

18.4 降低失效風險的措施

18.4.1 質量控制，標準

18.4.2 設計階段的繫統檢查

18.4.3 軟件開發

18.4.4 冗餘

18.4.5 異常處理，看門狗

18.4.6 魯棒控制

18.4.7 固有安全繫統，保護軸承

18.5 智能機械技術

18.6 結束語

參考文獻