磁悬浮电动机柔性转子振动控制与试验研究
本文选题:磁轴承 切入点:柔性转子 出处:《机械工程学报》2015年01期 论文类型:期刊论文
【摘要】:针对磁悬浮电动机柔性转子穿越一阶弯曲临界转速所面临的问题,提出综合多种控制器于一体的振动控制方法。为保证控制器设计的准确度,采用在线扫频技术验证磁轴承系统各环节建模的正确性。基于不完全微分PID控制器,设计固定中心频率的陷波器抑制转子二阶弯曲模态。根据等效控制系统的阻尼特性,设计相位补偿器增加转子在一阶弯曲模态共振点附近的正阻尼,抑制转子一阶弯曲模态。考虑到转子存在较大的二阶柔性不平衡质量,根据最小电流控制准则,在转子穿越一阶弯曲临界转速之后启用同频陷波器,消除功放同频电流,避免磁轴承控制量过大造成功放电压饱和。试验结果表明,所设计的综合控制器有效抑制了转子的一阶和二阶弯曲模态,且转子在一阶弯曲模态处的最大位移振幅仅为轴承单边保护间隙的5%;最终转子成功穿越一阶弯曲临界转速,并稳定运行在转速34 000 r/min。
[Abstract]:Aiming at the problem of the flexible rotor of maglev motor passing through the first order bending critical speed, a vibration control method integrating multiple controllers is proposed to ensure the design accuracy of the controller. Based on incomplete differential PID controller, a notch filter with fixed center frequency is designed to suppress the second-order bending mode of the rotor. According to the damping characteristics of the equivalent control system, the on-line frequency sweep technique is used to verify the correctness of the modeling of the magnetic bearing system. A phase compensator is designed to increase the positive damping of the rotor near the resonance point of the first order bending mode and to suppress the first order bending mode of the rotor. Considering that the rotor has a large second order flexible unbalance mass, the minimum current control criterion is used. After the rotor passes through the first order bending critical speed, the same frequency notch wave is used to eliminate the current of the same frequency of the power amplifier and avoid the saturation of the power amplifier voltage caused by the excessive control of the magnetic bearing. The test results show that, The designed integrated controller effectively restrains the first and second order bending modes of the rotor, and the maximum displacement amplitude of the rotor at the first order bending mode is only 5 parts of the one-sided protection clearance of the bearing. Finally, the rotor successfully passes through the first order bending critical speed. And running steadily at a speed of 34,000 rpm.
【作者单位】: 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院;北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室;
【基金】:国家自然科学基金(61203203) 国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ040235) 北京市科技创新基地培育与发展工程专项(Z131104002813105)资助项目
【分类号】:TM303.3
【参考文献】
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本文编号:1648085
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