為避免電磁軸承失效、過載等事故發(fā)生,在轉(zhuǎn)子/電磁軸承系統(tǒng)中安裝輔助軸承,為轉(zhuǎn)子提供臨時機械輔助支承,并可對轉(zhuǎn)子起到限位的作用。本文建立動態(tài)模型對轉(zhuǎn)子跌落動態(tài)特性進(jìn)行研究。該模型可預(yù)測轉(zhuǎn)子各自由度的位移及轉(zhuǎn)動,并在考慮轉(zhuǎn)子具有跌落碰撞可能的情況下,設(shè)計PID控制策略進(jìn)行位置恢復(fù)控制。該控制策略可在轉(zhuǎn)子受外界劇烈擾動而具有跌落趨勢甚至已經(jīng)發(fā)生碰撞的情況下,有效將轉(zhuǎn)子恢復(fù)至無接觸懸浮狀態(tài)并避免碰撞進(jìn)一步惡化的發(fā)生。

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【部分圖文】：

圖1轉(zhuǎn)子運動簡圖

水平轉(zhuǎn)子跌落動力學(xué)模型如圖1所示。其中，x,y與z分別表示水平位移，θx與θy分別表示繞x軸與y軸的旋轉(zhuǎn)。a與b分別表示左、右輔助軸承距轉(zhuǎn)子中心的位置。圖2表示轉(zhuǎn)子與輔助軸承的相互作用。C表示轉(zhuǎn)子幾何中心，S表示轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心，ρ表示O與C的距離，e為轉(zhuǎn)子偏心距，α為OC與x軸的夾....

圖2轉(zhuǎn)子與輔助軸承相互作用

圖2表示轉(zhuǎn)子與輔助軸承的相互作用。C表示轉(zhuǎn)子幾何中心，S表示轉(zhuǎn)子質(zhì)量中心，ρ表示O與C的距離，e為轉(zhuǎn)子偏心距，α為OC與x軸的夾角，α?為轉(zhuǎn)子渦動轉(zhuǎn)速。θ為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度，φ為轉(zhuǎn)子初始相位。轉(zhuǎn)子質(zhì)心位移與速度可表示為：轉(zhuǎn)子幾何中心位移可計算為：

圖3轉(zhuǎn)子某一自由度控制邏輯

圖3對轉(zhuǎn)子某一自由度控制邏輯進(jìn)行闡述。此模型考慮了轉(zhuǎn)子跌落與輔助軸承發(fā)生碰撞的可能。帶有預(yù)測轉(zhuǎn)子跌落碰撞評估算法的PID反饋控制方法被用于此系統(tǒng)中，用來減少轉(zhuǎn)子對不平衡的敏感度并控制轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)受到外界不平衡激勵，并由此離開初始穩(wěn)定位置，控制算法將立即快速響應(yīng)以阻止轉(zhuǎn)....

圖4左輔助軸承截面轉(zhuǎn)子軸心軌跡

圖4與圖5分別展示轉(zhuǎn)子左、右截面的軸心軌跡。轉(zhuǎn)子跌落過程中，轉(zhuǎn)子處于連續(xù)彈跳以及摩擦的狀態(tài)。在初始階段，轉(zhuǎn)子受重力作用而向下跌落。此過程中可觀察到轉(zhuǎn)子呈反向渦動狀態(tài)。在跌落轉(zhuǎn)子與輔助軸承接觸之后，轉(zhuǎn)子開始彈跳。摩擦存在于徑向碰摩面上。受重力主導(dǎo)影響，全周回轉(zhuǎn)運動較難發(fā)展。圖5右....

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