摘要
主动磁轴承-转子系统通过电磁力实现对转子的无接触悬浮。相比其他轴承系统，其具有无润滑、使用寿命长、高阻尼、高刚度等优点，因此被广泛与高速电机集成并应用于航空航天、轨道交通、精密仪器、自动化工业控制等领域。但主动磁轴承-转子系统仍存在以下问题需要解决:（1）主动磁轴承-转子系统固有的负刚度特性使其具有开环不稳定的特点，需要借助控制器的反馈控制才能够稳定运行;（2）因工艺限制造成的转子质量分布不均匀容易产生不平衡力进而产生与转速同频的不平衡振动，其随转速的升高而激增，造成控制精度降低，甚至恶化旋转稳定性。因此为了实现主动磁轴承-转子系统的稳定控制以及克服质量不均匀引起的同频振动问题，本文主要研究工作如下: 首先，针对主动磁轴承-转子系统的稳定性问题，本文采用了基于PID控制的双闭环差动控制策略。通过对系统电磁力进行推导及线性化，建立了主动磁轴承转子单自由度数学模型，并基于PID控制参数和转子特性参数的关系，给出了PID控制器设计原则与参数整定依据。之后在单自由度模型基础上建立了包含转子不平衡的多坐标系径向四自由度数学模型，并通过simulink搭建仿真模型验证了所提方法的有效性。 然后，针对主动磁轴承-转子系统由于质量不均匀引起的同频振动问题，提出了一种基于自适应参数辨识的不平衡振动抑制方法。首先采用李雅普诺夫稳定性理论推导出系统中不平衡扰动的自适应数学表达式并实现对不平衡扰动参数的辨识。之后通过辨识参数值计算转速同频的扰动力并转换为电流值反馈到控制器中解决了同频不平衡振动问题。仿真结果表明所提算法能够识别不平衡扰动力，有效抑制转子的不平衡振动位移，增强系统的稳定性和鲁棒性。 最后，基于上述提出的控制策略及硬件在环进行了主动磁轴承-转子系统的硬件平台设计及软件程序开发。
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