空间磁悬浮转子不平衡振动补偿研究

发布时间：2023-03-20 04:58

　　磁悬浮轴承由于具有无摩擦、无机械接触、无需润滑等优点,近年来发展迅速。转子的残余不平衡引起不平衡力及力矩,是引起旋转机械振动的主要原因之一,由于电磁力可控,磁悬浮轴承可以实现主动振动抑制。本文研究了刚性磁悬浮转子的不平衡振动补偿问题,主要完成以下工作:首先,研究了不平衡转子的动力学建模问题。本文将转子静、动不平衡量视作转子固有属性而非外在扰动,仅基于刚体假设,建立了完整的刚性不平衡转子动力学模型。通过与传统动力学模型的对比,给出了相应的简化条件,证明所建动力学模型的正确性与通用性。在此基础之上,推导了多体卫星准坐标Lagrange方程,给出了完整的卫星动力学模型。结合分散式PD控制,从理论及数学仿真两方面分析了转子不平衡量对转子运动及卫星运动特性的影响。然后,对基座固定的刚性磁悬浮转子不平衡补偿问题进行了研究。基于所建立的刚性磁悬浮转子六自由度动力学模型,采用反步法设计了控制器,并采用自适应控制处理静、动不平衡量不确定性,在不平衡量未知的情况下,实现了转子不平衡振动补偿。采用数学仿真验证了该控制器在常转速、匀加速、正弦转动等转速模式下均能有效实现转子不平衡振动补偿。最后,研究了卫星平台...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 磁悬浮轴承研究现状
        1.2.2 磁悬浮轴承控制算法研究现状
        1.2.3 不平衡振动抑制研究现状
    1.3 国内外研究现状总结
    1.4 本文主要研究内容
第2章 空间磁悬浮转子系统动力学建模
    2.1 引言
    2.2 磁阻力式电磁力模型
    2.3 刚性不平衡磁悬浮转子动力学建模
        2.3.1 坐标系定义
        2.3.2 动力学建模
        2.3.3 动力学模型对比验证
    2.4 考虑载体运动的磁悬浮转子系统动力学建模
        2.4.1 多体卫星准坐标Lagrange方程
        2.4.2 完整卫星动力学方程
        2.4.3 运动学方程
    2.5 本章小结
第3章 转子不平衡特性分析
    3.1 引言
    3.2 动力学模型分析
        3.2.1 刚性磁悬浮转子动力学模型分析
        3.2.2 卫星动力学模型分析
    3.3 仿真分析
        3.3.1 刚性磁悬浮转子数学仿真
        3.3.2 考虑卫星平台运动数学仿真
    3.4 本章小结
第4章 磁悬浮转子自适应不平衡补偿
    4.1 引言
    4.2 控制器设计
        4.2.1 Barbalat引理
        4.2.2 转子期望角速度设计
        4.2.3 转子期望平动速度设计
        4.2.4 磁轴承控制电流设计
    4.3 仿真分析
        4.3.1 转子常转速仿真
        4.3.2 转子匀加速仿真
        4.3.3 转子正弦转动仿真
    4.4 本章小结
第5章 有限时间空间磁悬浮转子自适应不平衡补偿
    5.1 引言
    5.2 有限时间控制理论
    5.3 误差动力学模型
    5.4 控制器设计
        5.4.1 自适应不平衡补偿控制器
        5.4.2 有限时间收敛自适应不平衡补偿控制器
    5.5 仿真分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
附录A 考虑挠性部件的卫星动力学方程
致谢



本文编号：3766736