[發(fā)明專利]一種航空發(fā)動機永磁偏置錐形磁軸承振動力主動控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010169169.5
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111350758B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝振洋;王濤;曹鑫;俞強;汪禹萱
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

1.一種航空發(fā)動機永磁偏置錐形磁軸承振動力主動控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，將系統(tǒng)五自由度方向的給定位移與五自由度方向各自對應(yīng)的實際位移作差，差值作為PID調(diào)節(jié)器的輸入，PID調(diào)節(jié)器的輸出為五自由度方向各自的給定力信號F_x1^*、F_x2^*、F_y1^*、F_y2^*和F_z^*；

步驟2，將系統(tǒng)z方向的給定力信號F_z^*以及系統(tǒng)兩個磁軸承徑向懸浮電流分量的實際值代入軸向力模型解算出軸向懸浮電流分量I_z^*；

所述軸向力模型的表達式為：

其中，I_z^*為軸向懸浮電流分量，F(xiàn)_z^*為z方向的給定力信號，M₁、M₂、M₃、M₄、M₅均為與磁軸承結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)，I_pm為永磁體的等效電流分量，I_s1、I_s2為系統(tǒng)其中一個磁軸承徑向懸浮電流分量的實際值，I_s3、I_s4為系統(tǒng)另一個磁軸承徑向懸浮電流分量的實際值；

步驟3，將軸向懸浮電流分量I_z^*以及給定力信號F_x1^*、F_x2^*、F_y1^*、F_y2^*代入徑向力模型解算出系統(tǒng)兩個磁軸承徑向懸浮電流分量的給定值；

所述徑向力模型的表達式為：

其中，I_s1^*、I_s2^*為系統(tǒng)其中一個磁軸承徑向懸浮電流分量的給定值，I_s3^*、I_s4^*為系統(tǒng)另一個磁軸承徑向懸浮電流分量的給定值，S₁、S₂、S₃、S₄均為與磁軸承結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)，R₁、R₂、R₃、R₄均為與磁軸承結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)，F(xiàn)_x1^*、F_x2^*、F_y1^*、F_y2^*分別為x₁、x₂、y₁、y₂方向的給定力信號；

步驟4，將步驟2得到的軸向懸浮電流分量I_z^*與步驟3得到的系統(tǒng)兩個磁軸承徑向懸浮電流分量的給定值作運算，得到系統(tǒng)兩個磁軸承上各齒極繞組電流的給定值，將各齒極繞組電流的給定值通過PI調(diào)節(jié)器實現(xiàn)磁軸承開關(guān)功放對給定電流的跟蹤，從而實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子五自由度懸浮位移的協(xié)調(diào)控制；

所述將步驟2得到的軸向懸浮電流分量I_z^*與步驟3得到的系統(tǒng)兩個磁軸承徑向懸浮電流分量的給定值作運算，得到系統(tǒng)兩個磁軸承上各齒極繞組電流的給定值，具體表達式為：

I₁₁^*＝I_z^*+I_s1^*

I₁₂^*＝I_z^*-I_s1^*

I₁₃^*＝I_z^*+I_s2^*

I₁₄^*＝I_z^*-I_s2^*

其中，I₁₁^*、I₁₂^*、I₁₃^*、I₁₄^*為系統(tǒng)其中一個磁軸承上各齒極繞組電流的給定值；

I₂₁^*＝-I_z^*+I_s3^*

I₂₂^*＝-I_z^*-I_s3^*

I₂₃^*＝-I_z^*+I_s4^*

I₂₄^*＝-I_z^*-I_s4^*

其中，I₂₁^*、I₂₂^*、I₂₃^*、I₂₄^*為系統(tǒng)另一個磁軸承上各齒極繞組電流的給定值。