移动载体上电磁轴承-转子系统的基础激励振动主动抑制

作者:蒋科坚;祝长生;乔晓利;陈亮亮 刊名:机械工程学报 上传者:李静超

【摘要】安装在移动载体上的电磁轴承-转子系统往往会受到来自其承载基础的振动激励干扰。对单自由度支承模型和多自由度转子模型在基础激励条件下的动力学响应进行比较分析,认为可以将基础激励引起的电磁轴承-转子系统定转子之间的相对运动等效为一个由基础加速度决定的强迫振动。提出一种基于基础加速度信号作为参考信号的自适应滤波器的电磁轴承-刚性转子系统基础激励响应抑制方法,并分析该方法抑制各种类型振动的有效范围,所需滤波器的阶数,以及滤波器自适应收敛的最佳权值。在电磁轴承-转子系统试验平台上进行试验,结果表明提出的控制方法对稳定的基础激励造成的转子振动响应能有效抑制,强制定转子间隙保持稳定,避免碰撞。

全文阅读

0前言主动电磁轴承(以下简称电磁轴承XActive magneticbearing,AMB)是一种新型的转子悬浮支承技术。它不但可以无接触地支承转子,避免传统机械轴承的摩擦发热、润滑、疲劳等问题,满足转子高速旋转的要求,而且还可以通过控制策略对轴承的支承特性进行实时调节’实现对转子系统振动的主动控制。目前,大多数针对电磁轴承-转子系统的动力学研究,都是假设转子系统安装在静止的基础上为前 提。然而,实际转子系统的安装基础并非是静止不磁轴承基础横向振动的抑制能力非常有限,并观测动的。在许多场合,如在汽车、舰船、卫星等移动到具有不平衡振动抑制功能的电磁轴承控制器对相载体上,以及地震多发地区重要设施的电磁轴承转同频率的基础激励转子振动抑制同样有效。杨春帆子装备等,转子系统必然会受到来自安装基础的振等[1<)]在空间飞轮储能/姿态控制系统的研究中,采用动干扰,称为基础激励。基础激励会引起电磁轴承全磁浮的飞轮支承方案,实现了飞轮的高转稳定运转子的振动响应,严重时会导致转子冲撞备用轴承,作,并计划在实船上进行应用。DING等[11]对在基造成事故。因此,装备在移动载体上的电磁轴承-础激励条件下盘片状悬浮转子的动力学进行了试验转子系统的设计中,必须考虑转子系统在基础激励研究,并通过3点主动电磁力控制悬浮盘片的稳定下的振动响应问题,应尽量保持定转子之间相对位性。SONG等[12.13]研究了在基础振动条件下,确保置不变,避免碰撞,以提高转子运行的稳定性。转子的绝对位置不变的控制方法,当然前提是基础基于静止基础的电磁轴承-转子系统动力学研振动幅度小于定转子间的气隙。其目标应用领域是究对适应实际工程应用要求显然是不充分的。近几高精度磁悬浮电主轴。年,基础激励对电磁轴承-转子系统的影响已经开始本文首先对单自由度支承模型和多自由度转受到研究者的关注。KANG等[1]以车载单端悬浮梁子模型在基础激励条件下的动力学响应进行了比较为对象,提出了基于最小均方算法(Leastmean分析,认为在忽略陀螺效应的前提下,对于由于基square,LMS)的一阶有限长冲激响应(Finite-duration础激励引起的转子和承载基础之间旳相对运动,可impulseresponse,FIR)自适应滤波器的单自由度振以等效为由基础加速度决定的强迫振动干扰。据此,动抑制方案。PARK等[2]以弹性框架的转子支承为本文提出了一种基于加速度信号作为参考信号的自前提,为卫星姿态控制和飞轮储能一体化装置设计适应滤波器的电磁轴承-刚性转子系统基础激励响了多输入多输出系统(Multi-inputandmulti-output,应抑制方法,并分析了其抑制振动类型的适用范围,MIMO)振动主动控制方法,采用了多自由度的有限所需滤波器的阶数,以及滤波器自适应收敛的最佳元建模方法,但描述电磁轴承的支承特性仍采用传权值。统的刚度和阻尼的表示方法,未体现电磁轴承控制策略的主动支承特性。DAS等[3]以大时变的线位移1单自由度支承系统在基础激励下的和角位移来模仿飞机、舰船等移动载体的基础运动。运动建模用一个类似电磁轴承的力执行器实现对转子振动的抑制。虽然不是悬浮转子支承结构,但其建模和控在线性范围内,电磁轴承-转子系统在某一方向制方法值得借鉴。KASARDA等[4]在非旋转条件下,的支承特性可视为单自由度的质量-弹簧-阻尼系研究了单自由度电磁悬浮系统对于不同频率(包括统,如图1所示。共振频率)和振幅的正弦基础激励的响应特性,以及ymJ系统的最大抗振容忍能力与刚度阻尼的非线性关[^“系。suzuki[5]针对冲击激励和持续

参考文献

引证文献

问答

我要提问