磁懸浮軸承研究現狀及其發展

3.2 高速轉子的抑制振動研究

雖然理論上磁軸承轉子可以實現繞慣性軸轉動，但是受限於加工精度和材料不均等因素，不可避免地存在轉子質量不平衡、傳感器噪聲等因素，會造成轉子慣性矢量產生誤差，產生擾動力和力矩。尤其磁軸承轉子允許的工作轉速己遠遠超過普通軸承的工作轉速，隨著轉速的增加，轉子會產生較明顯的陀螺效應和振動幹擾，這是高轉速磁軸承系統控制面臨的另一主要挑戰。此外，轉子在高速下工作將導致轉子的柔性化，在工作轉速範圍內出現多個臨界區，一般情況下將磁軸承-轉子當作剛性轉子的分析將產生較大的誤差，上述這些問題將使控制器的設計更加困難。

1) 限波器：可針對磁懸浮轉子位移傳感器諧波噪聲引起的多頻擾動問題，根據多頻擾動特性，構造分級的自適應相移陷波器，每級陷波器對應一個陷波頻率，再將陷波器級聯，分別設置相角補償矩陣解決閉環控制迴路在全轉速範圍內的穩定性問題。

2) 解耦控制：可採取解耦振動控制的方法以減弱轉子不平衡振動。通過建模分析，把轉子的徑向不平衡振動分解為2個互相正交方向的獨立振動，各方向的振動均表現為與轉速同頻的單頻率振動（簡諧振動）。因此，可設計單自由度振動自適應控制方法，在已知頻率前提下，對單頻率簡諧振動實現有效抑制。並且在振動變化時，能夠對振動的幅值和相位實現自適應跟蹤。

3) µ控制器：將µ控制器應用到磁軸承柔性轉子控制上，可使磁軸承系統獲得更高的剛度。

4) 建立柔性轉子模型：可通過有限元法計算轉子的頻率響應，得到磁軸承系統轉子的修正模型，然後將陀螺效應的五自由度磁軸承柔性轉子簡化為4個剛性模態和6個柔性模態組成的系統，為設計控制器建立精確的柔性轉子模型。

5) 反饋控制策略: 可針對不同磁懸浮轉子的轉速，設計増益預調的反饋控制策略，基於所創建的與線性控制相對應的反饋通道增益及帶寬參數表。