电磁阻尼器分段相位控制研究

　　周期性激励力作用下的柔性转子轴承系统用电磁阻尼器对其实施主动控制时，最优主动控制力或最优刚度阻尼特性，是振动频率的函数。从理论上讲，模型精度越高，控制效果就越佳。但实际的转子模型往往存在一些不确定的因素，如轴承的刚度阻尼矩阵等不一定完全知道。因此，在设计控制器时，必须从实际出发，综合考虑最优性、鲁棒性以及算法的可实现性等多种因素，选择既能够满足工程要求，又比较实用的控制方案[l]。

　　1实验装置

　　本研究所采用的电磁阻尼器控制系统框图见图1，图2是试验装置简图。

　　传感器把检测到的位移信号转换为电压信号，分别送入ADCI，ADC2，再把这2路信号一起输入数字控制器，通过设定的分段控制算法计算出控制电压信号，并经DAC转换，通过电流放大器，把电压信号转换为电流信号，提供给电磁阻尼器的定子线圈，产生电磁控制力，实现对转子振动的主动控制。若同时合上K1、K2开关，则为双频激励力作用下的控制系统;若同时断开K1、K2，则为单频激励力作用下的控制系统。

　　2受控强迫响应

　　单盘对称转子在双频激励力作用下，受电磁阻尼器控制后的运动方程为

　　假设转子轴承系统是一个线性系统，则可按频率分成2个子系统独立求解，然后再合成，获得整个系统的稳态响应[2]

　　3有关参数

　　转子和激振器参数见表1，电磁阻尼器控制系统参数见表2.

　　4控制策略

　　4. 1控制算法程序框图

　　图3为转子系统在质量不平衡力作用下电磁阻尼器分段优化控制算法程序流程框图。若转子在双频激励力作用下，则其算法流程也与上述过程相类似，只是中间需增加信号的分解和合成环节。该算法的特点是:采用软件，按主频率(转速频率)分段设置不同的优化相位超前角，从而在整个转速范围内，实现分段优化控制，以使转子在升降速过程中平顺通过临界转速。

　　4. 2采样周期确定

　　由信号发生器产生1个已知频率的周期信号，把它输入ADC，经过运行后，由DAC输出至示波器，当已知信号的频率升到600 Hz以上，在示波器上可以明显看出DAC输出波形上各个离散点，1个周期中离散点的数量乘以输入信号的频率得出采样频率，其倒数即为采样周期。

　　4. 3实时转速信号获取

　　转子运行时，其位移信号经过适当滤波，总能得到比较规则的正弦信号。若该正弦信号的周期为T，对其进行采样，采样周期为T,，则1个周期的采样点数