基于未知输入观测器的转子系统振动位移重构方法

为了解决发动机转子系统中无传感器位置的振动估计问题,提出了基于未知输入观测器的转子系统振动位移重构方法。首先,用有限元法建立了转子系统的动力学模型,并通过模态试验校核了模型的准确性;然后,提出基于二阶导数构造辅助输出的未知输入观测器设计方法来解决观测器匹配条件不满足的问题,研究了转子系统的状态可观性;最后,在某双悬臂低压单转子系统动力学特性试验装置上进行了试验。试验结果表明,在观测器数学模型包含两阶刚体和前两阶弯曲模态的条件下,该研究的振动位移重构方法对目标位置二阶刚体临界振峰的重构误差均不大于25%。

基础冲击作用下弹性支撑的电磁轴承-柔性转子系统振动特性及瞬态振动主动抑制策略

本文将电磁轴承-柔性转子系统安装在弹性支撑的基础上,研究了双半正弦波、半正弦波、正弦波、三角波和双三角波5种冲击激励下弹性支撑基础的振动特性,得到了不同冲击激励参数对弹性支撑基础的加速度的影响规律。为了抑制基础冲击激励条件下弹性支撑的电磁轴承-柔性转子系统的振动,提出了一种基于基础加速度的转子系统瞬态振动补偿控制策略。在设计的电磁轴承-柔性转子系统试验平台上,进行了多种冲击激励条件下弹性支撑基础的振动特性试验,以及安装在弹性支撑基础上的电磁轴承-柔性转子系统的瞬态振动抑制试验。结果表明:冲击激励下,弹性支撑基础的加速度和电磁轴承-柔性转子振动均表现出明显的冲击特征,振动的特性随着冲击激励形式的不同而变化。基于基础加速度的转子系统瞬态振动补偿控制策略能够有效地抑制基础冲击激励对转子振动的影响。

基于刚性转子模型辅助线性自抗扰的电磁轴承-柔性转子系统过二阶弯曲临界转速振动控制

为了使支承在电磁轴承(active magnetic bearing,AMB)上的柔性转子系统以较小的振动跨越其2阶弯曲临界转速,首先建立柔性转子的状态空间模型和刚性转子的传递函数模型,得到所需刚性转子模型的参数;然后设计刚性转子模型辅助的线性自抗扰控制器;其次从增益、带宽和内置模型信息等方面分析自抗扰控制器的性能和模型辅助信息的有效性,用特征值轨迹的方法研究多输入多输出(multi-input and multi-output,MIMO)闭环柔性转子系统的稳定性;最后在一个AMB–多盘柔性转子试验台上进行试验研究。结果表明,所设计的刚性转子模型辅助线性自抗扰控制器能有效抑制柔性转子跨越2阶弯曲临界转速区的振动,改善传统自抗扰控制器的低频性能,降低噪声灵敏度。

微型音圈电机在手机摄像模组中的应用

音圈电机属于直线电机的一种,具有结构简单、体积小、高速、高响应等优点,广泛应用于许多精密领域,其中包括应用于手机摄像模组的微型结构。本文首先阐述了音圈电机的结构和原理,在此基础上,重点介绍了音圈电机在现有手机摄像模组中的常见应用和发展方向,包括不同的控制方式和新型音圈电机结构。

主动电磁轴承–柔性转子系统过多个临界转速区的同频振动抑制

为了对电磁轴承(active magnetic bearings,AMBs)–柔性转子系统在多阶弯曲临界转速范围内的同频不平衡振动行有效控制,首先建立AMBs–柔性转子系统的动力学模型,分析线性自抗扰控制器和相位偏移最小均方(least mean square,LMS)算法。然后,提出一种基于相位偏移LMS的扰动跟踪补偿方法,并将相位偏移LMS算法用在同频扰动的跟踪中,以解决扩展状态观测器不能准确估计高频同频不平衡扰动的问题。接着,从补偿方法、补偿有效性和闭环系统稳定性等方面分析相位偏移LMS的补偿特性。最后,在AMBs–多盘柔性转子系统试验台上进行试验。结果表明,所提出的基于相位偏移LMS扰动补偿策略无需切换极性和相位,就能够有效地抑制柔性转子在跨越系统的刚体平动、刚体锥动、一阶弯曲和二阶弯曲临界转速区的同频不平衡振动,使转子系统在高于二阶弯曲临界转速的转速区稳定工作。

主动电磁轴承-柔性转子系统的不同位效应

在电磁轴承支承的柔性转子系统中,由于结构的限制,位移传感器无法安装在电磁轴承的中心位置,因而产生了传感器中心位置与电磁轴承中心位置的不同位问题。电磁轴承和位移传感器的不同位不仅会影响转子系统的振动控制性能,还会导致控制系统失稳。应用有限元法建立了电磁轴承-柔性转子系统的动力学模型;从转子系统动力学特性、开环传递函数的零极点、频率响应曲线以及根轨迹等四个角度分析了不同位对电磁轴承-柔性转子系统动力学特性的影响;用多输入多输出的状态方程确定了不稳定模态特征值的具体位置,提出了减小控制器增益和插入式自适应陷波器等抑制不稳定弯曲模态的方法;在电磁轴承-柔性转子试验台上进行了试验。仿真和试验结果表明:不同位效应会通过影响模态信号的衰减而影响转子系统的稳定性,所提出的方法可在一定程度上抑制不同位导致的弯曲模态的不稳定。

主动电磁轴承-柔性转子系统振动位移的高精度跟踪和估计方法

工作在弯曲临界转速区的主动电磁轴承(AMBs)-柔性转子系统不能通过简单的几何关系从传感器位置的转子振动得到转子上目标位置的振动。为了实现转子系统的振动位移跟踪和估计,针对Luenberger状态观测器的观测滞后和观测器匹配条件难以满足等问题,基于二阶导数构建辅助输出,提出一种未知输入观测器(UIO)的柔性转子振动位移的高精度跟踪和估计方法。首先建立AMBs-柔性转子系统的动力学模型,阐述了Luenberger状态观测器获取转子系统振动位移的方法和滞后的不足;然后推导了基于二阶导数构建辅助输出的UIO,通过跟踪特性对比分析了UIO的优点,研究了模态可观性问题;最后在AMB-多盘柔性转子系统上进行了仿真和试验验证。结果表明,所提出的UIO能在0~6000 r/min包括刚体和一阶弯曲临界转速的全转速范围内准确地跟踪系统输出信号,并可高精度地估计转子在目标位置的振动位移。