推力主动磁轴承的动特性参数辨识-摩擦学学报.pdf

第 22 卷　第 4 期 摩 擦 学 学 报 22, 　 4 V o l N o 2002 年 7 月 TR IBOL O GY J u ly , 2002 推力主动磁轴承的动特性参数辨识 1 1 1 2 沈　钺 , 王世琥 , 虞　烈 , 何益盛 ( 1. 西安交通大学 润滑理论与轴承研究所, 陕西 西安　7 10049; 2. 香港理工大学 机械工程系, 香港 九龙) 摘要: 针对五自由度刚性非对称磁轴承转子系统, 建立了系统动力学模型, 在此基础上推导出系统动特性参数辨识 公式, 并用多频电流激励法辨识出参数. 与理论计算结果相比表明: 系统所建模型符合实际, 辨识方法有效; 径向轴承 在x 和y 方向上的力刚度和力电流系数相同, 与推力轴承对应系数相比稍大; 推力轴承对转子横向振动产生的耦合 效应明显影响系统的稳定性, 在设计系统时必须加以考虑. 关键词: 磁轴承转子系统; 多频电流激励法; 最小二乘法; 系统辩识 中图分类号: TM 359; T P 273 文章标识码: A 文章编号: (2002) [ 1 ] 　　主动磁轴承是一种新型的高性能轴承 , 与传统 轴承相比, 具有无磨损、能耗低、无润滑、无油污染、使 用寿命长等特点, 已广泛用于汽轮发电机、空气压缩 机以及卫星天线定位系统等. 在磁轴承转子系统中, 磁轴承的动特性系数直接影响着系统动力学分析, 如 [2 ] 临界转速计算、不平衡响应分析和稳定性分析等 . [3～ 7 ] 目前, 在大部分的文献中 , 所辨识的参数对象主 要是针对径向磁轴承的动特性系数, 而并未考虑推力 磁轴承以及推力磁轴承对转子横向振动的影响. 当磁 1　 轴承转子系统结构非对称时, 推力轴承对转子横向 F ig St ru ctu re o f m agn et ic b ear ing ro to r sy stem 振动的耦合效应将导致系统不稳定, 因此辨识由推力 图 1　磁轴承转子系统结构 磁轴承引起的动特性参数很有必要. 本文作者针对五 自由度单盘非对称刚性磁轴承转子系统, 探讨该系 统的数学模型, 并借鉴传统油轴承转子系统的参数 辨识思想, 辨识出磁轴承系统的动特性参数. 1　推力磁轴承动特性系数定义 图 1 为我们所研究的五 自由度非对称刚性磁轴 承转子系统结构示意图. 图中 la 和 lb 分别为径向磁 F ig 2　St ru ctu re o f th ru st b ear ing 轴承 、 距转子质心 的距离. 和 分别为径向传