机械工程学报

作者：张鹏, 祝长生

单位：浙江大学电气工程学院 杭州 310027

关键词：电磁轴承,基础激励,稳定性,根轨迹,相位补偿；

基金：国家科技重大专项(J2019-IV-0005-0073)和基础科研计划(2019110C026及ZD-232-02)资助项目。

与基础平动不同，基础摆动不仅会给转子系统产生额外的激励力，而且还会改变转子系统的阻尼及刚度特性，对系统的稳定性产生影响。以电磁轴承支承的柔性转子系统为例，研究了基础摆动条件下转子系统的稳定性。首先，用有限元法建立了基础摆动条件下电磁轴承–柔性转子系统的动力学模型，然后基于Routh-Hurwitz准则推导了基础恒定摆动条件下转子系统的稳定性条件，并用特征根轨迹进行分析。之后，基于Floquet理论研究了基础正弦摆动对电磁轴承柔性转子系统稳定性的影响，得到了系统的稳定性边界，并利用转子系统响应进行了验证。最后，研究了PID控制器参数对基础摆动条件下电磁轴承–柔性转子系统稳定性的影响，针对基础正弦摆动，提出了使用相位补偿器补偿转子系统稳定性的方法。研究结果表明，基础恒定摆动条件下，主动柔性转子系统的稳定性与摆动的幅值有关；基础正弦摆动条件下，转子系统的稳定性与摆动的幅值和频率有关。合理地选择PID控制器的参数能够改善转子系统的稳定性。PID控制器串联相位补偿器，对于基础正弦摆动条件下电磁轴承–柔性转子系统的稳定性具有良好的补偿效果。

来源：2023年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

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