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电磁轴承-柔性转子系统过一阶弯曲临界转速区的控制器设计及振动特性
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作者 汤加钰 祝长生 《振动工程学报》 北大核心 2025年第7期1474-1485,共12页
主动电磁轴承(AMBs)由于具有刚度、阻尼可调的特性,是高速、高功率旋转机械的理想支承。本文建立了AMBs-柔性转子系统的动力学模型;设计了由输入2阶滤波器和分散PID控制器串联组成的转子系统过1阶弯曲临界转速区的控制器,并对控制器的... 主动电磁轴承(AMBs)由于具有刚度、阻尼可调的特性,是高速、高功率旋转机械的理想支承。本文建立了AMBs-柔性转子系统的动力学模型;设计了由输入2阶滤波器和分散PID控制器串联组成的转子系统过1阶弯曲临界转速区的控制器,并对控制器的性能进行了仿真分析;在搭建的AMBs-柔性转子系统试验台上进行了模拟旋转和实际旋转试验,转子能够平稳地通过1阶弯曲临界转速区,加速过程中转子的最大振动位移小于备用轴承间隙的1/2;最后测量了多组不平衡量条件下AMBs-柔性转子系统的不平衡位移响应及电流响应,分析了转子的不平衡分布对转子系统振动特性的影响。结果表明,所设计的控制器能够使转子系统顺利地通过1阶弯曲临界转速区,不平衡量对AMBs-柔性转子系统的控制性能和稳定性影响显著,结果为AMBs-柔性转子系统高效控制策略的研究提供了依据。 展开更多
关键词 电磁轴承 不平衡响应 柔性转子 转子动力学 比例-微分(PD)控制
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主动磁轴承系统建模与准谐振自抗扰振动抑制 被引量:3
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作者 孙建忠 宋伟皓 +2 位作者 范鹏昊 陈昕航 王昊辰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期227-236,287,共11页
为了建立更准确的磁轴承数学模型,优化其控制性能,对磁轴承的电磁力非线性特性和系统固有干扰源进行了分析,通过转子动力学分析建立了含干扰源的主动磁轴承径向耦合系统模型。为抑制系统的振动,提出了一种磁轴承准谐振自抗扰振动抑制方... 为了建立更准确的磁轴承数学模型,优化其控制性能,对磁轴承的电磁力非线性特性和系统固有干扰源进行了分析,通过转子动力学分析建立了含干扰源的主动磁轴承径向耦合系统模型。为抑制系统的振动,提出了一种磁轴承准谐振自抗扰振动抑制方法。通过扩张状态观测器实现系统解耦,简化控制流程,提升系统抗干扰能力;在此基础上,并入准谐振控制器对正弦周期性振动进行抑制。与传统方法相比,该方法控制结构简单,所需整定参数较少。仿真与试验结果表明,所提方法可以有效降低转子位移振动幅值,系统内常见的1、3、5倍频周期性振动得到显著抑制,具有良好的振动抑制效果。 展开更多
关键词 主动磁轴承(AMB) 转子动力学分析 振动抑制 扩张状态观测器 准谐振控制器
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基于μ分析的鲁棒控制器在磁悬浮轴承中的应用 被引量:1
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作者 曾磊 周瑾 +2 位作者 崔刚 徐园平 金超武 《轴承》 北大核心 2024年第1期41-48,共8页
针对磁悬浮轴承电磁力线性化和位移传感器温漂现象等不确定性,建立了考虑参数不确定性的磁悬浮轴承-转子系统的摄动模型,基于该模型设计了一种基于结构奇异值μ分析的鲁棒控制器并进行仿真分析,结果表明控制器降阶前后转子能稳定悬浮在... 针对磁悬浮轴承电磁力线性化和位移传感器温漂现象等不确定性,建立了考虑参数不确定性的磁悬浮轴承-转子系统的摄动模型,基于该模型设计了一种基于结构奇异值μ分析的鲁棒控制器并进行仿真分析,结果表明控制器降阶前后转子能稳定悬浮在平衡位置,且对正弦干扰有一定抑制作用。在转子试验台上进行了悬浮和激振试验,结果表明:与传统PID控制方法相比,μ综合控制下转子起浮调节时间缩短了95%,稳定时抵抗内部激振扰动的能力均有较大改善,且在0.5 mm,40 Hz和0.5 mm,60 Hz正弦干扰下,μ综合控制下转子位移幅值分别降低了36.4%和40%,说明考虑模型参数不确定性情况下设计的μ综合控制器使系统具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。 展开更多
关键词 滑动轴承 磁力轴承 转子 控制器 电磁力 鲁棒性 鲁棒稳定性
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磁悬浮支承转子系统动力学特性计算与分析 被引量:11
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作者 万金贵 汪希平 +2 位作者 江鹏 贾东方 李文鹏 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期405-410,共6页
介绍一种磁悬浮支承条件下的柔性转子系统临界转速及稳定性计算方法,并对其步骤予以详解。该方法基于传统转子动力学中的改进的传递矩阵法,并结合磁悬浮轴承刚度阻尼系数计算的特点,编制了完整的系统临界转速和稳定性计算程序。最后通... 介绍一种磁悬浮支承条件下的柔性转子系统临界转速及稳定性计算方法,并对其步骤予以详解。该方法基于传统转子动力学中的改进的传递矩阵法,并结合磁悬浮轴承刚度阻尼系数计算的特点,编制了完整的系统临界转速和稳定性计算程序。最后通过一个计算实例及其实验结果的验证,表明了该计算方法的有效性。 展开更多
关键词 电磁轴承转子系统 转子动力学 临界转速 稳定性 刚度 阻尼
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磁悬浮支承转子系统动力学特性的实验研究 被引量:8
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作者 朱礼进 汪希平 +2 位作者 王文 张直明 万金贵 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2002年第3期213-218,222,共7页
电磁轴承作为一种新颖的高性能支承部件 ,具有传统轴承无可比拟的许多优点 .电磁轴承进入应用基础研究阶段后 ,还有许多实际问题需要解决 ,其中之一就是在高速旋转机器中应用时的转子动力学及其稳定性问题 .此文以电磁轴承支承下的高速... 电磁轴承作为一种新颖的高性能支承部件 ,具有传统轴承无可比拟的许多优点 .电磁轴承进入应用基础研究阶段后 ,还有许多实际问题需要解决 ,其中之一就是在高速旋转机器中应用时的转子动力学及其稳定性问题 .此文以电磁轴承支承下的高速转子系统为分析对象 ,研究其动力学特性 .研究的对象是一台 15 0 m3制氧透平膨胀机样机中的电磁轴承转子系统 ,以其三组不同的参数作了临界转速和稳定性计算 .最后 ,分析了观察到的实验现象 ,并与计算结果比较 . 展开更多
关键词 电磁轴承转子系统 转子动力学 稳定性 制氧透平膨胀机 刚度阻尼
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基于转速的磁悬浮轴承转子系统变参数控制 被引量:12
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作者 谢振宇 牟伟兴 +1 位作者 周红凯 王晓 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期739-744,共6页
建立了磁悬浮轴承柔性转子系统数学模型。分析了磁悬浮轴承的支承特性、系统在不同控制参数下的稳态不平衡响应和在旋转状态下控制参数变化对系统稳定性的影响,提出了基于转速的变参数控制策略。构建了五自由度磁悬浮轴承转子系统试验台... 建立了磁悬浮轴承柔性转子系统数学模型。分析了磁悬浮轴承的支承特性、系统在不同控制参数下的稳态不平衡响应和在旋转状态下控制参数变化对系统稳定性的影响,提出了基于转速的变参数控制策略。构建了五自由度磁悬浮轴承转子系统试验台,将转速信号引入数字控制器,在不同转速区段采用不同PID参数控制磁悬浮轴承,进行了高速旋转试验。理论分析和试验结果表明,在不同转速区段采用不同控制参数,可以同时满足系统在低频段和高频段动态性能的要求,有效减小转子的不平衡振动,有利于系统平稳越过临界转速。 展开更多
关键词 磁悬浮轴承 控制参数 柔性转子 不平衡响应 临界转速
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GMA可控油膜轴承-转子系统不平衡响应的理论研究 被引量:6
7
作者 吴超 张永宇 +3 位作者 纪莲清 朱茹敏 王文 岑少起 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2009年第9期47-50,共4页
论述了基于超磁致伸缩驱动器(GMA)的可控油膜轴承的工作原理,建立了该油膜轴承-弹性转子系统的数学模型,模拟了控制相位和增益改变对系统不平衡振动的影响。计算结果表明带有GMA的可控油膜轴承能够减小系统的工频振动和半频涡动,提高系... 论述了基于超磁致伸缩驱动器(GMA)的可控油膜轴承的工作原理,建立了该油膜轴承-弹性转子系统的数学模型,模拟了控制相位和增益改变对系统不平衡振动的影响。计算结果表明带有GMA的可控油膜轴承能够减小系统的工频振动和半频涡动,提高系统的稳定性。控制增益和相位差的改变对系统的工频振动结果影响较大,而且对同一个控制增益,存在一个最佳的相位差,使系统的不平衡振动最小。 展开更多
关键词 转子-轴承系统 不平衡响应 超磁致伸缩驱动器 主动控制
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主动磁悬浮轴承–柔性转子的研究和发展综述 被引量:20
8
作者 刘程子 湛江 +1 位作者 杨艳 刘泽远 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第14期4602-4614,共13页
随着磁轴承技术的发展,转子转速越来越高,随之而来的稳定性问题日益突出。磁悬浮轴承柔性转子动力学研究成为目前专家学者的研究重点。该文综述磁悬浮轴承–柔性转子的稳定控制理论及过程,包括分析方法及优化方法,同频振动、倍频振动,... 随着磁轴承技术的发展,转子转速越来越高,随之而来的稳定性问题日益突出。磁悬浮轴承柔性转子动力学研究成为目前专家学者的研究重点。该文综述磁悬浮轴承–柔性转子的稳定控制理论及过程,包括分析方法及优化方法,同频振动、倍频振动,并提出磁悬浮轴承–柔性转子动力学研究的发展趋势和关键问题,为磁悬浮轴承–柔性转子动力学研究提供参考。 展开更多
关键词 磁轴承–柔性转子 研究现状 主动振动控制 动平衡 发展趋势
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电磁力参数自寻优的转子多频振动主动抑制 被引量:7
9
作者 姚剑飞 高金吉 王维民 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第18期45-50,共6页
提出一种转子多频振动的在线主动抑制方法,该方法利用电磁作动器向转子施加多个与转子振动频率相匹配的旋转电磁力,通过在线自寻优的方式确定电磁作动器的控制电流相位和幅值,使施加的多个频率成分的旋转电磁力能够削减转子的多频振动幅... 提出一种转子多频振动的在线主动抑制方法,该方法利用电磁作动器向转子施加多个与转子振动频率相匹配的旋转电磁力,通过在线自寻优的方式确定电磁作动器的控制电流相位和幅值,使施加的多个频率成分的旋转电磁力能够削减转子的多频振动幅值,实现转子系统的多频振动在线抑制。首先建立了转子-轴承-电磁作动器系统动力学模型;提出一种转子系统多频振动的主动抑制方法,对该方法的有效性和可行性进行了理论推导;建立了电磁作动器控制电流相位和幅值的寻优模型,提出一种控制电流相位的整周寻优策略;随后搭建实验装置,进行了实验研究,理论推导和实验结果均表明该方法能够实现转子的多个频率成分振动的主动抑制。 展开更多
关键词 多频振动 自寻优控制 电磁作动器 转子-轴承系统
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电磁轴承在透平膨胀机中的应用研究进展 被引量:6
10
作者 汪希平 张直明 +1 位作者 于良 万金贵 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期379-381,共3页
电磁轴承是目前发展迅速的新一代支承部件 ,在国外已有许多应用实例 ,透平机械是其主要应用领域之一。介绍此项技术的主要特点及在国内透平机械应用领域中的研究进展情况 ,结合我们的获得的试验结果 。
关键词 电磁轴承 制氨 透平膨胀机 稳定性 控制器
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可控挤压油膜轴承主动控制转子系统振动 被引量:9
11
作者 顾家柳 王强 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1990年第2期41-47,142,共7页
本文提出了“可控挤压油膜轴承”,以主动控制转子系统的振动,设计了不同的可控挤压油膜油承方案,借稳态不平衡响应构成的二次目标函数,分析比较了它们的振动控制效果,根据这一研究,可初步得到如下结论:对于航空发动机,可控挤压油膜轴承... 本文提出了“可控挤压油膜轴承”,以主动控制转子系统的振动,设计了不同的可控挤压油膜油承方案,借稳态不平衡响应构成的二次目标函数,分析比较了它们的振动控制效果,根据这一研究,可初步得到如下结论:对于航空发动机,可控挤压油膜轴承极有希望成为一种更有效的振动控制方法。 展开更多
关键词 油膜 轴承 转子系统 振动 控制
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主动磁轴承控制器对Jeffcott转子裂纹故障特征的影响 被引量:5
12
作者 钟志贤 祝长生 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期105-110,共6页
建立主动磁轴承(active magnetic bearing,AMB)系统中裂纹转子的动力学模型,从理论上分析主动磁轴承转子系统中裂纹转子的动力学特性,讨论主动磁轴承的控制方法及控制参数对转子裂纹故障动力特性的影响,以及裂纹对主动磁轴承转子系统的... 建立主动磁轴承(active magnetic bearing,AMB)系统中裂纹转子的动力学模型,从理论上分析主动磁轴承转子系统中裂纹转子的动力学特性,讨论主动磁轴承的控制方法及控制参数对转子裂纹故障动力特性的影响,以及裂纹对主动磁轴承转子系统的稳定性影响等问题。结果表明,主动磁轴承转子系统中转子的裂纹故障动力特性比传统的裂纹转子的动力特性更为复杂。控制器采用PID控制方式时,传统的用来诊断转子裂纹故障的特征参数在一定条件下能被继续用来检测裂纹的存在;同时,研究结果证明,控制器采用最优控制时,不能采用传统方法检测裂纹。 展开更多
关键词 主动磁轴承 JEFFCOTT转子 控制器 裂纹 故障
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考虑惯性调频的双馈风电机组主动转速保护控制策略 被引量:45
13
作者 丁磊 尹善耀 +1 位作者 王同晓 刘静利 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2015年第24期29-34,95,共7页
双馈风电机组模拟惯性调频能响应系统频率变化、缓解大规模风电并网导致的系统惯性降低问题。但是转子储存动能有限,当转子转速下降到一定限值时风电机组将退出调频并恢复转速,这将引起系统频率二次跌落。文中首先对双馈风电机组在不同... 双馈风电机组模拟惯性调频能响应系统频率变化、缓解大规模风电并网导致的系统惯性降低问题。但是转子储存动能有限,当转子转速下降到一定限值时风电机组将退出调频并恢复转速,这将引起系统频率二次跌落。文中首先对双馈风电机组在不同风速区内的惯性调频特性进行了分析,并量化分析了不同风速区内风电机组参与调频过程中的有效释放动能,然后提出了基于动能损失负反馈的主动转速保护控制策略。该策略根据双馈风电机组容量和实时运行工况调整转速保护控制器的比例—积分系数,使双馈风电机组随着转子转速下降逐渐退出调频过程,从而维持风电机组在释放动能过程中自身的稳定性,避免频率二次跌落。不同风速区内仿真结果验证了所提主动转速保护控制策略的有效性。 展开更多
关键词 双馈感应发电机 风力发电 惯性控制 调频 主动转速保护 频率稳定
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基于主动磁轴承的高速飞轮转子系统的非线性控制研究 被引量:6
14
作者 于灵慧 房建成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期301-306,共6页
针对控制力矩陀螺———主动磁轴承飞轮转子系统的强非线性和由陀螺效应产生的进动和章动导致系统的失稳问题,提出了神经网络的控制方案,设计了RBF神经网络控制器,并给出了李亚普诺夫函数的稳定性证明。研究表明,该控制器解决了陀螺效... 针对控制力矩陀螺———主动磁轴承飞轮转子系统的强非线性和由陀螺效应产生的进动和章动导致系统的失稳问题,提出了神经网络的控制方案,设计了RBF神经网络控制器,并给出了李亚普诺夫函数的稳定性证明。研究表明,该控制器解决了陀螺效应导致的主动磁轴承-飞轮转子的不稳定性问题,且抑制了噪声对磁轴承稳定性所造成的破坏。最后,数值算例证明了该方法消除噪声的可行性和有效性。 展开更多
关键词 控制力矩陀螺 主动磁轴承 飞轮转子 非线性控制 RBF神经网络
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电磁轴承-柔性转子系统多目标加权的主动振动控制 被引量:3
15
作者 蒋科坚 祝长生 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1946-1951,2017,共7页
为了避免影响系数法求解出一个过大的校正力计算结果,解决由此造成的电磁力饱和以及转子悬浮失稳问题,拓展基于最小二乘法的影响系数法,提出多目标价值函数混合加权的柔性转子振动主动控制方法.利用多个目标价值函数的加权设计,不仅实... 为了避免影响系数法求解出一个过大的校正力计算结果,解决由此造成的电磁力饱和以及转子悬浮失稳问题,拓展基于最小二乘法的影响系数法,提出多目标价值函数混合加权的柔性转子振动主动控制方法.利用多个目标价值函数的加权设计,不仅实现了多个节点振动之间按权值实现振动抑制,而且能够在不同量纲的振动幅值和所需电磁力之间实现权衡.算例仿真表明,提出的控制方法可以在实现转子振动控制的同时,顾及到电磁轴承(AMB)电磁力的能力极限.在转子振动能够控制在允许的范围内,适当减小对电磁力的需求,降低对电磁轴承的功率要求. 展开更多
关键词 柔性转子 电磁轴承(AMB) 影响系数法 主动振动控制
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磁悬浮轴承-转子系统非线性行为的控制 被引量:2
16
作者 孙保苍 梁荣生 陈威 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2011年第3期11-14,共4页
利用状态反馈法,对磁悬浮轴承-转子系统的振动进行控制。通过理论推导,证明在原点附近,可近似地将受控系统分解为两个渐近稳定的子系统之和。借助数值仿真对转子受控前后的运动响应进行分析,以验证该控制方案的有效性。通过比较发现,提... 利用状态反馈法,对磁悬浮轴承-转子系统的振动进行控制。通过理论推导,证明在原点附近,可近似地将受控系统分解为两个渐近稳定的子系统之和。借助数值仿真对转子受控前后的运动响应进行分析,以验证该控制方案的有效性。通过比较发现,提出的状态反馈控制方案不但能控制转子的周期运动,而且对该系统的概周期运动和混沌运动也能进行有效控制。 展开更多
关键词 振动与波 状态反馈控制 渐近稳定 非线性动力学 磁悬浮轴承-转子系统
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复杂结构振动对磁悬浮轴承性能影响的研究 被引量:1
17
作者 宋方臻 宋波 +1 位作者 孙选 常素芳 《济南大学学报(自然科学版)》 CAS 2006年第2期186-186,共1页
复杂结构的振动造成磁悬浮轴承相对运动控制系统的参考位置(基准)出现偏差,影响磁悬浮主轴的加工精度。因此,有必要预测、评估复杂结构的振动对磁悬浮主轴精度的影响。以弹性梁+磁悬浮主轴为研究对象,通过建立系统模型和理论分析,得出... 复杂结构的振动造成磁悬浮轴承相对运动控制系统的参考位置(基准)出现偏差,影响磁悬浮主轴的加工精度。因此,有必要预测、评估复杂结构的振动对磁悬浮主轴精度的影响。以弹性梁+磁悬浮主轴为研究对象,通过建立系统模型和理论分析,得出弹性基础振动对相对运动控制磁悬浮主轴性能的影响规律。并得出结论:控制策略不能局限于相对运动控制,控制器的设计必须考虑复杂弹性结构振动的影响,将复杂结构的振动信号也作为反馈变量。 展开更多
关键词 主轴 磁悬浮轴承 复杂结构振动 转子 相对运动控制
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基于双馈风机变桨与变速协调的频率控制 被引量:5
18
作者 叶鹏 田汝冰 滕云 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2015年第3期260-267,共8页
为了改善大规模风电并网给电网频率带来的不利影响,基于双馈风电机组的控制特性,结合转子动能与备用功率控制的特点,提出一种频率分段控制的备用功率与转子动能相协调的多层次、多周期、多环节的联合调频控制方法.电网频率发生偏移时,... 为了改善大规模风电并网给电网频率带来的不利影响,基于双馈风电机组的控制特性,结合转子动能与备用功率控制的特点,提出一种频率分段控制的备用功率与转子动能相协调的多层次、多周期、多环节的联合调频控制方法.电网频率发生偏移时,风机既能快速释放或吸收转子动能,又能调节桨距角,实现风电机组的频率控制.在电力系统仿真软件中搭建供电网络模型,并结合实际电网运行情况进行仿真,仿真结果表明,该方法使得风电机组对频率变化具有快速响应能力,可有效改善电网的频率特性,为双馈风电机组安全稳定并网提供了可借鉴的依据. 展开更多
关键词 双馈风电机组 转动惯量 稳定性 转子动能 备用功率 一次调频 有功出力 频率控制
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应用新型可控轴承改善转子系统稳定性的研究 被引量:2
19
作者 岑豫皖 KrodkiewskiSunL 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1998年第2期255-257,261,共4页
介绍了一种动态特性可在线调整的新型可控径向轴承工作原理,其特征是具有一个由挠性板、控制油腔和流体阻尼器组成的可动部分。给出了转子-轴承系统非线性数学模型,分析了系统的稳定性,并着重研究了阻尼器参数对系统稳定性的影响。... 介绍了一种动态特性可在线调整的新型可控径向轴承工作原理,其特征是具有一个由挠性板、控制油腔和流体阻尼器组成的可动部分。给出了转子-轴承系统非线性数学模型,分析了系统的稳定性,并着重研究了阻尼器参数对系统稳定性的影响。计算机仿真结果表明,在较大的转子偏心范围内,应用该轴承可有效地消除或降低系统的自激振荡。 展开更多
关键词 轴承 转子系统 主动控制 稳定性 动态特性
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电磁轴承-挤压油膜阻尼器支承转子系统的主动控制 被引量:2
20
作者 张韬 孟光 张子旭 《西安石油学院学报(自然科学版)》 2002年第6期80-83,共4页
转子系统的许多非线性因素由于转子偏心的存在而得到放大 .文中将电磁轴承控制与挤压油膜阻尼器相结合 ,用于转子系统的控制 .这种控制方法可以对转子系统不平衡所引起的离心力进行主动控制 ,避免出现转子与静子之间的碰磨 .给出了系统... 转子系统的许多非线性因素由于转子偏心的存在而得到放大 .文中将电磁轴承控制与挤压油膜阻尼器相结合 ,用于转子系统的控制 .这种控制方法可以对转子系统不平衡所引起的离心力进行主动控制 ,避免出现转子与静子之间的碰磨 .给出了系统动力学模型、系统控制框图 ,并进行了仿真计算 .仿真结果验证了这一控制方案的可行性 . 展开更多
关键词 电磁轴承-挤压油膜阻尼器 支承转子系统 主动控制 SFD 碰磨
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