《彈性箔片電磁混合軸承支承轉子系統的動力學與控制》是依託西安交通大學，由孫岩樺擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：彈性箔片電磁混合軸承支承轉子系統的動力學與控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫岩樺
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對高速、超高速轉子支承系統動力學設計需求，擬對彈性箔片氣體軸承與電磁軸承組成混合軸承時產生的動力學與控制問題進行研究。研究內容包括：（1）通過數值計算給出頻域內彈性箔片軸承的動剛度和動阻尼係數；（2）通過系統辨識得到動剛度和動阻尼的傳遞函式模型；（3）通過實驗參數辨識的方法確定準確的彈性箔片軸承模型參數；（4）結合電磁軸承的理論模型，得到彈性箔片電磁混合軸承支承轉子系統的動力學模型；（5）提出系統性能指標並設計控制器；（6）進行靜態承載力分配和系統動態特性的分析和控制；(7)進行數值仿真並進行實驗驗證。預期目標是建立彈性箔片電磁混合軸承支承轉子系統的動力學模型，設計控制器並實現系統承載力的分配和動態特性控制與預測。本項目是對彈性箔片電磁混合軸承建模方法與性能控制進行的探索，它對發展我國無油支承技術，研發套用於國防和民用的高速旋轉機械，具有重要的理論意義和工程套用價值。
結題摘要
彈性箔片氣體軸承和電磁軸承是兩類典型的無油支承方式，它們均具備無接觸、無摩擦、磨損特性，因此不需要潤滑，非常適用於高速、超高速轉子的支承。彈性箔片氣體軸承由於採用了柔性支承表面和彈性底層拱箔支承，極大地增強了軸承的自適應性；而電磁軸承則可對電磁力進行主動控制，不僅能在靜止狀態時為轉子提供穩定的支承，而且在整個轉速範圍內可使轉子獲得恆定的承載力和優良的阻尼特性。項目所研究的彈性箔片-電磁混合軸承結合兩者的優勢，可進一步提升高速無油支承的承載力和性能，具有很好的套用前景。 項目針對彈性箔片電磁混合軸承的建模和動力學控制問題開展研究，全面完成了項目任務書所規定的彈性箔片電磁混合軸承的系統動力學建模、模型參數的實驗辨識、以及相應的控制器設計等問題的理論和實驗研究。主要研究內容和結果包括： 建立了彈性箔片電磁混合軸承的機電耦合動力學模型，提出了系統模型參數的實驗辨識方法，利用該模型和參數辨識方法得到的軸承特性參數，可以更準確的進行彈性箔片電磁混合軸承支承轉子系統的動力學分析和控制。 提出了彈性箔片電磁混合軸承的穩態承載力分配算法以及動特性控制方法，實現了彈性箔片電磁混合軸承承載力在電磁軸承和彈性箔片軸承之間的有效分配。 將基於特徵模型的自適應控制方法套用到彈性箔片電磁混合軸承的控制，提出了相應的線上參數辨識方法和控制器設計方法，有效解決了模型參數辨識不收斂的問題。該自適應控制器對系統模型誤差和動、靜態干擾力有很好的自適應能力。 彈性箔片軸承的製造方法和熱處理工藝對最終的箔片軸承動力學性能有很大的影響，在彈性箔片軸承和混合軸承建模時，應計入這種影響，儘量消除這種模型誤差。 上述研究成果對電磁軸承、彈性箔片軸承、以及彈性箔片電磁混合軸承的理論研究和進一步的工業套用具有很好的理論和參考價值。
