[发明专利]一种主动调节悬浮位置的磁悬浮轴承不平衡振动抑制方法

说明书

本发明公开了一种主动调节悬浮位置的磁悬浮轴承不平衡振动抑制方法，包括如下步骤：步骤1：提取磁悬浮轴承转子由于测控分离导致的相位落后数值；步骤2：设计磁悬浮轴承悬浮参考位置调节控制器；计算新的悬浮参考位置以抑制不平衡振动。本发明的一种主动调节悬浮位置的磁悬浮轴承不平衡振动抑制方法，可以降低磁悬浮转子系统的不平衡振动，解决了磁悬浮轴承测量传感器与磁悬浮轴承控制点不在同一位置引起的误差，具有直观、易于实现、同频振动抑制较好的优点。

技术领域

本发明专利公开了一种基于调节悬浮参考位置的磁悬浮轴承不平衡振动抑制方法，属于磁悬浮轴承技术领域。

背景技术

旋转机械是国家基础工业中关键设备之一，在电力能源、航空、交通、石油化工、冶金、军工生产以及空间技术等众多关键领域中扮演核心设备角色。随着科学技术的日益发展，工业界对旋转机械在转速、稳定性、能耗、生命周期等各方面的性能指标要求不断提高，而轴承作为直接支承转子的部件对旋转机械性能有着重要的影响。

磁悬浮轴承利用可控磁场将转子悬浮在空中某一特定平衡位置，具有无磨损、无需润滑、回转速度高等优点，已经越来越多的应用在鼓风机、汽轮机、压缩机和泵等高速旋转机械。尤其是其刚度和阻尼特性可以通过控制算法改变，满足不同的工程需要，使得运行过程更加稳定。随着磁悬浮轴承旋转机械正向高转速、轻结构、大跨度和柔性方向发展，磁悬浮轴承旋转机械对整机性能指标要求越来越高。

转子自身存不平衡质量时，其在旋转状态下会产生不平衡振动且该振动频率与转子旋转频率相同。通过离线动平衡可以有效降低转子自身的不平衡质量，但绝对平衡是无法物理实现的，因此不论平衡精度多高的转子均存在不平衡质量，在旋转中均存在不可避免的不平衡同频振动。尤为严重的是，转子的不平衡振动力与转速的平方成正比，因此转子不平衡振动随着转速的升高急剧增大，在高转速下对系统产生的破坏性成倍增大。

磁悬浮轴承因其可以被主动控制，可以通过相应的控制方法抑制转子不平衡振动。在磁悬浮轴承转子同频振动抑制方面，国内外学者开展了相关研究工作，但在现有提出的抑制方案中，均为在磁悬浮主控制器上并联前馈控制器，通过消除线圈控制电流中的同频成分达到振动抑制目的，但是由于磁悬浮轴承控制点与传感器测点位置不一致，易引起相位滞后导致系统失稳。本发明中提出了一种通过主动调节悬浮参考位置，抑制磁悬浮轴承转子系统的不平衡振动的方法。该方法解决了磁悬浮轴承测量传感器与磁悬浮轴承控制点不在同一位置引起的误差，具有直观、易于实现、同频振动抑制较好的优点。

背景技术参考文献：磁悬浮轴承:理论、设计及旋转机械应用/(瑞士)GerhardSchweitzer,(美国)Eric H.Maslen等著徐旸,张剀,赵雷译,北京:机械工业出版社,2012.04.167-169页。

发明内容

发明目的：本发明针对传统磁悬浮轴承不平衡振动抑制方法中由于磁悬浮轴承控制点与传感器测点位置不一致，易引起相位滞后导致系统失稳的问题，提出了一种通过主动调节悬浮参考位置，抑制磁悬浮轴承转子系统不平衡振动的方法。该方法解决了磁悬浮轴承测量传感器与磁悬浮轴承控制点不在同一位置引起的误差，具有直观、易于实现、同频振动抑制较好的优点。

技术方案：一种主动调节悬浮位置的磁悬浮轴承不平衡振动抑制方法，包括如下步骤：

步骤1：提取磁悬浮轴承转子由于测控分离导致的相位落后数值；

步骤2：设计磁悬浮轴承悬浮参考位置调节控制器；计算新的悬浮参考位置以抑制不平衡振动。

进一步地，步骤1具体为：

步骤1.1：从参考悬浮位置处输入正弦激振信号此正弦参考激振信号振幅值不变，但频率由低到高逐步增加；记这些由低到高的频率为f₁、f₂…f_x…f_N，其中1≤x≤N，N为大于1的自然数；