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第1章 绪论 1

1.1 磁悬浮支承的发展历史与现状 3

1.2 磁悬浮旋转支承 9

1.2.1 主动磁悬浮轴承 9

1.2.2 被动磁悬浮轴承 10

1.2.3 超导磁悬浮轴承 11

1.2.4 混合磁悬浮轴承 14

1.3 磁悬浮轴承的特点 18

1.4 智能支承 19

1.4.1 轴承智能化的研究及其发展现状 20

1.4.2 磁悬浮智能支承 23

1.5 本章小结 25

本章参考文献 25

第2章 磁悬浮智能支承的结构 28

2.1 磁悬浮支承原理 28

2.1.1 完全约束磁悬浮支承系统 28

2.1.2 非完全约束磁悬浮支承系统 29

2.2 非完全约束磁悬浮系统的实际案例 29

2.2.1 磁悬浮盘片系统的动力学模型 29

2.2.2 磁悬浮盘片系统盘片空间状态信息的获取 31

2.2.3 磁悬浮盘片系统盘片控制信号的计算 32

2.2.4 电磁铁三个方向电磁力的特性 33

2.2.5 磁悬浮支承边缘效应电磁力的实验测定 36

2.2.6 磁悬浮盘片系统的实验 38

2.3 磁悬浮支承的冗余设计与可靠性 42

2.3.1 径向磁悬浮支承冗余设计方案 43

2.3.2 轴向磁悬浮支承冗余设计方案 44

2.3.3 控制系统冗余结构设计方案 45

2.3.4 径向磁悬浮支承残余承载力 46

2.3.5 轴向磁悬浮支承残余承载力 46

2.3.6 磁悬浮支承冗余设计的可靠性 48

2.4 弱耦合径向磁悬浮支承 50

2.4.1 力平衡补偿控制 51

2.4.2 弱耦合径向磁悬浮支承冗余设计 54

2.4.3 参数的计算与选择 55

2.4.4 各种失效类型的补偿 56

2.5 弱耦合轴向磁悬浮支承 59

2.5.1 结构参数的确定 60

2.5.2 六环冗余结构残余承载力 62

2.5.3 六环冗余结构附加弯矩 63

2.5.4 六环冗余结构与两环冗余结构的性能对比 67

2.5.5 六环冗余轴向磁悬浮支承的热性能 69

2.6 本章小结 79

本章参考文献 80

第3章 磁悬浮轴承磁场分析与支承参数识别 83

3.1 磁悬浮轴承三维磁场有限元分析 83

3.1.1 有限元建模 83

3.1.2 求解 89

3.1.3 解后处理 89

3.2 磁悬浮轴承磁场耦合分析 95

3.2.1 不同磁极布置形式的磁场分布比较 95

3.2.2 不同磁极布置形式的磁力比较 98

3.3 磁悬浮支承特性参数的测试和辨别 99

3.3.1 力-电流系数的实验测定 100

3.3.2 力-位移系数的实验测定 101

3.3.3 电控环节的数学模型辨别 102

3.3.4 磁悬浮轴承动力特性参数的辨别 106

3.4 本章小结 107

本章参考文献 108

第4章 磁悬浮智能支承的控制算法 109

4.1 磁悬浮支承的PD控制算法 109

4.2 磁悬浮支承的PID控制算法 116

4.3 磁悬浮支承的智能控制算法 118

4.4 磁悬浮支承系统模糊控制 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 基于模糊PID控制的磁悬浮系统 124

4.5 磁悬浮系统神经网络控制 126

4.5.1 神经网络控制概述 126

4.5.2 人工神经元模型 126

4.5.3 神经网络学习规则 127

4.5.4 BP神经网络PID控制 128

4.5.5 单神经元自适应控制及仿真 129

4.6 BP神经网络控制实例 130

4.7 本章小结 132

本章参考文献 133

第5章 磁悬浮支承的故障诊断与重构 134

5.1 磁悬浮支承的故障分类 134

5.1.1 针对位移检测环路的故障分析 135

5.1.2 针对电流控制环路的故障分析 136

5.2 磁悬浮智能支承的重构 138

5.2.1 基于冗余位移传感器的容错控制 139

5.2.2 强耦合冗余支承结构的重构策略 140

5.2.3 弱耦合冗余支承结构的重构策略 149

5.3 本章小结 160

本章参考文献 160

第6章 磁悬浮直线支承 164

6.1 常导磁悬浮列车 164

6.1.1 EMS式磁悬浮列车 164

6.1.2 EDS式磁悬浮列车 167

6.2 超导磁悬浮列车 169

6.3 真空管道磁悬浮列车 171

6.3.1 常导电磁悬浮 171

6.3.2 永磁悬浮 172

6.3.3 电动悬浮 174

6.3.4 高温超导悬浮 174

6.3.5 混合磁悬浮 175

6.3.6 真空管道磁悬浮列车方面的研究 175

6.4 磁悬浮列车的特点与悬浮模型 178

6.4.1 磁悬浮列车的特点 178

6.4.2 磁悬浮列车的悬浮原理与悬浮模型 179

6.5 磁悬浮直线支承的其他应用 185

6.5.1 磁悬浮机床导轨 185

6.5.2 磁悬浮电梯 185

6.6 本章小结 187

本章参考文献 187

第7章 磁悬浮主动隔振技术 191

7.1 磁悬浮主动隔振技术原理 191

7.2 差动式磁悬浮隔振器数学模型 192

7.3 磁悬浮隔振器的设计与分析 193

7.3.1 结构设计及参数选择 193

7.3.2 磁悬浮隔振器电磁场分析 194

7.3.3 电磁力模型辨识 197

7.4 磁悬浮主动隔振系统动力学特性 199

7.4.1 磁悬浮单层隔振系统动力学特性 199

7.4.2 磁悬浮双层隔振系统动力学特性 200

7.4.3 磁悬浮浮筏隔振系统动力学特性 207

7.5 磁悬浮隔振系统的控制系统 214

7.5.1 控制策略 214

7.5.2 控制模型 215

7.6 LQR控制系统仿真 216

7.6.1 磁悬浮单层隔振系统 216

7.6.2 磁悬浮浮筏隔振系统 217

7.7 实验分析 219

7.7.1 隔振系统结构设计 219

7.7.2 磁悬浮单层隔振系统实验分析 222

7.7.3 磁悬浮浮筏隔振系统实验分析 223

7.8 本章小结 223

本章参考文献 224

第8章 磁悬浮微重力隔振系统 225

8.1 空间微重力环境与磁悬浮隔振装置 225

8.1.1 空间微重力环境与空间科学实验 225

8.1.2 空间微重力隔振装置 227

8.1.3 磁悬浮微重力主动隔振系统面临的基础理论问题 234

8.2 磁悬浮微重力隔振系统建模 235

8.2.1 隔振控制系统基本原理 235

8.2.2 磁悬浮微重力隔振结构设计 235

8.2.3 微重力隔振装置测量模型建立 237

8.2.4 微重力隔振系统动力学建模 245

8.3 磁悬浮微重力隔振控制系统设计 252

8.4 本章小结 257

本章参考文献 257

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