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《磁懸浮軸承柔性轉子系統(tǒng)變參數(shù)控制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、磁懸浮軸承柔性轉子系統(tǒng)變參數(shù)控制牟偉興謝振宇（南京航空航天大學機電學院，江蘇南京，210016）摘要：建立了五自由度磁懸浮柔性轉子系統(tǒng)實驗臺，分析了系統(tǒng)在不同控制參數(shù)下的模態(tài)頻率、模態(tài)陣型以及穩(wěn)態(tài)不平衡響應。分析結果和初步實驗表明，在不同的轉速區(qū)段采用不同的控制參數(shù)能夠較好的改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，抑制轉子的不平衡振動。有利于系統(tǒng)更平穩(wěn)越過高階臨界彎曲轉速。關鍵詞:磁懸浮軸承；柔性轉子系統(tǒng)；不平衡響應；臨界轉速VariationalParametersControlofActiveMagnetic-BearingFlexibleRotorSystemMouWeixingXieZhen
2、yu(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing,210016,China)Abstract:The5-DOFmagnetic-bearingflexiblerotorsystemexperimentaltablewasestablished,andthemodalfrequencies,themodalvectorsandthesteadyunbalanceresponsewithdifferentcontrolparamete
3、rswereanalyzedbychangingactivemagnetic-bearingsystem’scontrolparameters.TheanalysisresultsandpreliminaryexperimentsshowthatItcangreatlyimprovethesystem’sdynamicperformancebyadoptingdifferentcontrolparametersbasedontherotor’sspeed,andreducetherotor’sunbalancevibrationeffectively.Andit’sbenefic
4、ialforthesystemtopasshighercriticalspeedssteadily.Keywords:Activemagneticbearing；Flexiblerotorsystem；Unbalanceresponse；Criticalspeed10引言隨著工業(yè)技術的發(fā)展，旋轉機械的轉子正在向著高速、細長的柔性轉子方向發(fā)展。如何將磁懸浮軸承成功的運用到柔性轉子系統(tǒng)中逐漸成為了磁懸浮領域的一個研究熱點。在國外，日本學者ItoM等采用模態(tài)分離控制方法實現(xiàn)了柔性轉子順利越過了三階彎曲臨界轉速[2]。在國內(nèi)，清華大學的谷會東、趙雷等人對主動磁軸承支承下的柔性轉子在過臨界
5、轉速時的控制器設計進行了研究，實驗表明該控制器很好的抑制了轉子在臨界轉速下的振動[3]。文獻[6]通過在一般磁懸浮柔性轉子系統(tǒng)的基礎上安裝阻尼器來提高系統(tǒng)支承阻尼，實現(xiàn)了系統(tǒng)更平穩(wěn)的越過臨界彎曲轉速。由于柔性轉子系統(tǒng)的失穩(wěn)往往是因為系統(tǒng)在某個臨界轉速下的不平衡振動過大而造成的。因此，如何較好的抑制系統(tǒng)的不平衡振動便成為了問題的關鍵。眾所周知，在單一的控制參數(shù)下，磁懸浮軸承的等效剛度和等效阻尼很難保證在整個轉速區(qū)段都能保持較合理的取值。因此，本文通過在不同的轉速區(qū)段采用不同的控制參數(shù)，目的是使得磁懸浮軸承系統(tǒng)能夠在不同的轉速下都能具有較合適的支承剛度和支承阻尼來更好的抑制柔性轉子在
6、整個轉速區(qū)段特別是在臨界轉速下的不平衡振動。通過理論分析系統(tǒng)在不同控制參數(shù)下的穩(wěn)態(tài)不平衡響應和初步實驗驗證，得到了不同轉速區(qū)段下較好的控制參數(shù)，組合后得到了在各轉速區(qū)段性能都較優(yōu)的穩(wěn)態(tài)不平衡響應。同時給出了進一步實驗驗證的方法。1實驗系統(tǒng)介紹1本實驗系統(tǒng)采用兩個徑向磁軸承和一個軸向磁軸承來實現(xiàn)轉子的穩(wěn)定懸浮。通過變頻電機帶動轉子高速旋轉。在每個徑向軸承的兩側和轉子的兩端裝有差動電渦流傳感器來實時檢測轉子的不平衡振動。圖1為系統(tǒng)的機械結構圖。其中，1.軸向傳感器定位架，2.左端徑向磁懸浮軸承（徑向1、2路），3.基座，4.軸向磁懸浮軸承（軸向5路），5.電機組件，6.實心轉子，7.
7、右端徑向磁懸浮軸承（徑向3、4路）。11圖1系統(tǒng)機械結構圖1圖2單自由度系統(tǒng)傳遞函數(shù)框112系統(tǒng)等效剛度和等效阻尼圖2為單自由度磁懸浮系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖。其中，分別為系統(tǒng)的傳感器環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)、控制器環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)和功放環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)。依次為系統(tǒng)電流剛度系數(shù)和位移剛度系數(shù)。為轉子當量質量。表示轉子位置設定量。為干擾力。表示轉子偏移量。易知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：（1）由式（1）易知系統(tǒng)的等效剛度和等效阻尼如下：（2）（3）其中表示傳遞函數(shù)的實部，表示虛部。為轉子的激振頻率（振動頻率）。若系統(tǒng)
