ISSN10003762 CN41 1148/TH
试验与分析
轴承2017年8期 Bearing 2017,No.8
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D0I:10. 19533/j. issn1000 3762.2017.08. 008
磁悬浮复合转子章动模态的最优阻尼控制
贾日波"b,，郑世强"b,e，陈琪.b,e
（北京航空航天大学a.惯性技术重点实验室；b.新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室；
c.高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心，北京100191）
摘要：为了抑制磁悬浮分子泵高速复合转子章动模态对稳定性的影响，提出了一种基于移相器的轴承力最优阻尼控制方法，建立了磁悬浮分子泵刚性复合转子的动力学模型，计算出转子闭环系统的最优控制相位，通过扫频检测闭环系统在临界转速处的滞后相位，定量获得系统的最优补偿相位，利用移相器对系统相位进行最优补偿，以保证系统在章动题率处的相位裕度，避免磁悬浮分子泵复合转子在高速下的章动失稳。经试验证明：采用最优阻尼控制方法，可使磁悬浮转子在高速运行时的章动模态幅值降低50%以上，对转子高速下的章动模态有较好的抑制效果。
关键调：磁悬浮分子泵；章动模态；最优阻尼控制；移相器
中图分类号：TH133.3;0231
文献标志码B
文章编号：10003762(2017)08002408
Optimal Damping Control for Nutation Mode of Magnetic CompositeRotor
Jia Ribo*-b,e, Zheng Shiqiang-,e, Chen Qi*b.
( a. Science and Technology on Inertial Laboratory ;b. Fundamental Science on Novel Inertial Instrument &
Navigation System Technology Laboratory ;e, Engineering Research Center of High Speed Magnetically Suspended
Motor Technology and Application, Beihang Univensity, Beijing 100191, China)
Abstract ; In order to restrain the effect of nutation mode of high speed composite rotor for magnetic molecular pump ,an optimal damping control method based on phase shift flter (PSF) is proposed. A dynamics model of rigid composite ro tor of magnetic molecular pump is established,the optimal oontrol phase of rotor closed loop system is calculated,and the optimal compensating phase is obtained quantitatively after that the lagging phase of closed loop system at critica speed is detected. Finally,the phase shift filter is used to compensate the phase of system to make it optimal, so that the phase margin of system in nutation frequency is insured and composite rotor of magnetic molecular pump will not lost running stability under high speed due to nutation mode. The experimental results show that the nutation amplitude re-
duces more than 50% . The optimal damping control method is useful to restrain the nutation mode Key words: magnetic molecular pump; nutation mode ; optimal damping control; phase shift filter
磁悬浮轴承作为一种新型的支承部件，与传统轴承相比，具有无摩擦、无需润滑、转速高和噪声小等优点，目前已在机床领域、航空航天领域和动力领域（如压缩机、涡轮分子泵、汽轮发动机)得
收稿日期：2016-09-01；修回日期：2017-02-17
基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项（2012YQ040235）作著简介：贾日波（1991一)，男，硕士研究生，主要研究方向为高速磁悬浮轴承高精度控制，E-mail：13121938062@163.com；郑世强（1981一），男，博士，副教授，主要研究方向为航天器姿态控制执行机构技术和磁悬浮高速旋转机械机电一体化技术，Email：zhengshiqiang@buaa.edu.cn。
万方数据
到了成功应用")。磁悬浮复合真空分子泵是一种能为科学研究提供超洁净、超高真空环境的新型仪器，其主要性能表现为抽速和真空度，而转速上限很大程度上决定了这二者的上限。由于磁悬浮复合真空分子泵的转子带有大量叶片，其具有支承不对称的特点，高速旋转时的陀螺效应非常明显，其中章动模态对转子高速下的稳定性影响尤为明显，因此抑制章动模态对转子升速的影响，使其在高速下稳定运行，对磁悬浮分子泵性能的提高和我国真空行业的发展具有重要的现实意义。
当采用分散PID控制时，刚性转子系统的2