题目：带载磁悬浮电机转子不平衡量在线辨识与振动控制研究

 

随着我国经济的持续高速发展，能源消耗过大问题日益突出，现有的高压鼓风机、压缩机等旋转动力机械多采用多级式和增速齿轮式驱动，导致系统体积庞大、系统能耗高、寿命短且噪声污染严重。磁悬浮轴承支撑相对于传统机械轴承支撑具有无接触、无润滑、无磨损、功耗低、允许转子高速旋转及振动可主动控制等优点，具有广阔的应用前景。本文以高速带载磁悬浮电机在变速的过程中整个系统的稳定性为研究目标，针对影响系统稳定性的主要因素——主动振动进行了研究，主要完成了以下研究工作。

针对高速磁悬浮电机安装负载以后，原来所做的动平衡被破坏，导致振动加剧的问题，通过对导致振动加剧的主要因素进行了深入分析，建立了磁悬浮细长型转子的控制模型及不平衡振动模型，从理论上推导出不平衡振动的表现形式，为后续章节关于不平衡量的辨识方法和具体抑制方法研究奠定了基础。

针对高速磁悬浮电动机对拖平台实验中，两台电动机的转子轴不对中导致的转子不平衡振动加剧的问题，本文通过把联轴器之间的扰动力看作同频扰动，在基于不平衡振动的数学模型及表现形式的基础上，提出了一种简化的广义陷波器对转子不平衡同频分量进行辨识，将其作为位移补偿信号，使转子轴绕其惯性轴旋转，并使用广义根轨迹分析了加入陷波补偿的磁轴承控制系统的稳定性和算法收敛性。实验证明，本方法可以有效的抑制电机转子轴的不平衡振动，保证了磁悬浮转子在对拖实验中的高速稳定运行。

提出一种基于坐标变换的新型陷波器对转子位移信号中的同频分量进行辨识，利用复系数法推导出该新型陷波器的传递函数，并与传统的广义陷波器进行了比较，突出其在某些性能方面的优异性。辨识量一方面用来补偿电流刚度力，另一方面在前馈通道中通过引入磁轴承功放的简化逆模型，消除功放的低通特性对位移刚度力补偿精度的影响。仿真和实验结果表明，当磁悬浮转子高速旋转时，大幅度降低了同频激振力，有效抑制了磁悬浮转子的不平衡振动。

最后，对文中采用的磁轴承控制系统的硬件平台各模块和系统软件编程进行了详细介绍，并对本文所提算法的有效性进行了验证。