● 摘要
由于采用磁悬浮轴承代替传统的机械轴承，磁悬浮电机相比于传统电机具有无机械磨损、无需润滑、电磁力可控等优点，被广泛应用到诸如磁悬浮分子泵、磁悬浮鼓风机、磁悬浮压缩机等高速旋转机械装备领域。由于磁悬浮动力机械通常工作在高转速下，材料分布不均匀和机械加工、装配精度等原因会造成磁轴承转子质量分布不均匀，从而造成其惯性中心轴与其几何中心轴不重合，导致转子在高速旋转时产生很大的同转频的振动，此外还有电机的磁偏拉力和磁轴承磁力分布不匀等原因也会造成转子高速旋转时的同频振动，如不对这些振动进行抑制，则会严重影响磁悬浮电机的稳定性和安全性，甚至损坏电机，所以，对磁轴承振动抑制的研究就显得十分重要。本文以磁悬浮电机中的磁悬浮高速转子系统为研究对象，针对磁悬浮轴承支承转子的周期性振动问题进行研究。本文主要进行了以下几个方面的研究。
一、查阅参考文献，对国内外在磁轴承不平衡振动领域的研究进行了总结与归纳。
二、建立了电磁力的模型、转子的动力学模型，对转子的不平衡力进行了建模，分析了转子不平衡振动的产生原因以及不平衡振动的周期性特性，为具体方案的设计提供模型及理论基础。
三、介绍了重复控制方法的主要思想和原理，分析了其对周期性干扰信号的抑制机理。针对磁悬浮轴承转子振动的周期性特性，将该振动其看做作为周期性外部干扰，基于重复控制原理采用一种用于抑制高速磁悬浮电机磁轴承不平衡振动的改进型插入式重复控制器，以系统稳定性和重复控制器的性能为依据进行了重复控制器的设计，并在Matlab/Simulink环境下进行了仿真验证。
四、介绍了基于重复控制的磁轴承振动抑制研究的实验平台，对平台的总体组成、控制系统的软硬件部分分别进行了介绍。给出了在此平台上进行实验的实验结果。在10000rpm、20000rpm、30000rpm的电机转速下进行了实验，实验结果表明，本文设计的重复控制器可以有效地减少转子位移信号中的同频分量，有效地提升了磁轴承的控制精度和稳定性。
关键词：高速磁悬浮电机、磁悬浮轴承、不平衡振动、插入式重复控制器