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磁力轴承支承的多盘柔性转子系统主动控制

唐克伦  
【摘要】: 转子动力学设计是旋转机械设计的一个重要环节,其中转子运行的稳定性是旋转机械设计首要考虑的内容。随着现代化工业的发展,各种旋转机械除了向高速、细长、高效的方向发展,同时还要求机器的噪声及振动更小,寿命更长,工作更可靠。传统的轴承—转子系统设计已逐渐不能满足现代工业发展的需要。 本文从现代工业发展的需要出发,讨论了磁轴承支承的转子系统的主动控制设计。首先,本文讨论了磁轴承支承的转子系统的力学模型,其次给出了计算转子系统固有频率的常用方法—有限元法和传递矩阵法的推导,接着再从转子系统稳定性出发,讨论了系统控制规律的设计,最后给出了一个磁轴承支承的转子系统的主动控制设计的例子以及其计算机仿真模型及仿真结果。 从计算方法上,本文对有限元法和传递矩阵法作了比较。由于有限元法计算精度高,易于同其它控制方法相联系,所以选择了有限元法作为本文的基本方法。同时,也对其稍加改进,使得编程更为简单。对于临界转速的计算方法,本文采用迭代法代替传统的作图法,结果表明,该法收敛速度快、精度高。 在控制规律上,本文从转子系统稳定性要求和磁轴承控制的特性出发探寻一个优化目标函数,最后给出了该目标函数的解法。与包含许多人为因素的最优二次型控制规律设计比较,该方法直观。 从轴承选型上,本文采用了先进的磁悬浮轴承,同传统的轴承相比,它有着其它轴承所没有的独特的优点。磁悬浮轴承必将是今后轴承技术发展的方向。


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