电磁轴承水平转子跌落恢复控制策略研究

发布时间：2024-06-28 05:43

　　为避免电磁轴承失效、过载等事故发生,在转子/电磁轴承系统中安装辅助轴承,为转子提供临时机械辅助支承,并可对转子起到限位的作用。本文建立动态模型对转子跌落动态特性进行研究。该模型可预测转子各自由度的位移及转动,并在考虑转子具有跌落碰撞可能的情况下,设计PID控制策略进行位置恢复控制。该控制策略可在转子受外界剧烈扰动而具有跌落趋势甚至已经发生碰撞的情况下,有效将转子恢复至无接触悬浮状态并避免碰撞进一步恶化的发生。

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【部分图文】：

图1转子运动简图

水平转子跌落动力学模型如图1所示。其中，x,y与z分别表示水平位移，θx与θy分别表示绕x轴与y轴的旋转。a与b分别表示左、右辅助轴承距转子中心的位置。图2表示转子与辅助轴承的相互作用。C表示转子几何中心，S表示转子质量中心，ρ表示O与C的距离，e为转子偏心距，α为OC与x轴的夹....

图2转子与辅助轴承相互作用

图2表示转子与辅助轴承的相互作用。C表示转子几何中心，S表示转子质量中心，ρ表示O与C的距离，e为转子偏心距，α为OC与x轴的夹角，α?为转子涡动转速。θ为转子旋转角度，φ为转子初始相位。转子质心位移与速度可表示为：转子几何中心位移可计算为：

图3转子某一自由度控制逻辑

图3对转子某一自由度控制逻辑进行阐述。此模型考虑了转子跌落与辅助轴承发生碰撞的可能。带有预测转子跌落碰撞评估算法的PID反馈控制方法被用于此系统中，用来减少转子对不平衡的敏感度并控制转子稳定运转。当转子系统受到外界不平衡激励，并由此离开初始稳定位置，控制算法将立即快速响应以阻止转....

图4左辅助轴承截面转子轴心轨迹

图4与图5分别展示转子左、右截面的轴心轨迹。转子跌落过程中，转子处于连续弹跳以及摩擦的状态。在初始阶段，转子受重力作用而向下跌落。此过程中可观察到转子呈反向涡动状态。在跌落转子与辅助轴承接触之后，转子开始弹跳。摩擦存在于径向碰摩面上。受重力主导影响，全周回转运动较难发展。图5右....

本文编号：3996511