机械工程学报

作者：孙文龙, 潘伟, 向绍通, 张艺馨, 张聪, 路长厚

单位：1. 山东大学机械工程学院 济南 250061;2. 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室 济南 250061

关键词：液体静压轴承,可控轴承,扩张状态观测器,重复控制,轴心轨迹跟踪；

基金：国家自然科学基金(51975337)和山东省自然科学基金(ZR2019MEE064)资助项目。

重复控制(Repetitive control，RC)是根据上个周期的误差信号计算新的输入的控制策略，被广泛用于可重复操作的领域。静压轴承的主轴的径向位移可以分解为水平方向和竖直方向的周期运动，因此可以运用重复控制的方法实现振动抑制、轴心轨迹跟踪等。但可控液体静压轴承转子系统是非线性的，存在耦合因素，同时受到加工误差和环境噪声等非周期性干扰，因此提出了一种基于扩张状态观测器(Extended state observer，ESO)的RC策略，前者可以将非周期扰动以及非线性因素观测出来并加入到线性状态反馈控制器中进行补偿，而后者保证了良好的周期轨迹跟踪精度和周期扰动抑制能力。针对可控静压轴承转子系统，推导了ESO的收敛条件和改进后的控制系统的稳定性条件。最后，通过仿真和实验对所提方法进行验证，并与经典的PID控制和传统的RC进行了对比。结果表明，基于ESO和RC的液体静压轴承主动控制比传统RC和PID方法有更好的轴心轨迹跟踪能力和扰动抑制能力。

来源：2025年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

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