[發明專利]一種基于微速差的槳扇同軸對轉結構自動平衡控制方法

在審

• 申請號: 202210239804.1
• 申請日: 2022-03-12
• 公開（公告）號: CN114623977A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 陳立芳;李瑞花;龍昱達
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G01M1/38
• 分類號: G01M1/38
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于微速差的槳扇同軸對轉結構自動平衡控制方法，其特征在于：該方法的具體實施步驟如下：

(1)首先安裝同軸對轉雙轉子試驗臺的振動測量系統，包括兩部分：配重盤定位測量和轉子系統振動測量；配重盤的定位測量系統預裝在自動平衡執行器內部，轉子系統振動測量采用加速度傳感器用來測量軸承處的雙轉子耦合振動；

(2)在控制軟件中設置內外軸轉速，使之存在微小差值且不小于20RPM；

(3)將內外軸平衡執行器中的平衡塊均固定于0°、180°的初始位置，測量內外軸單轉的原始振動，保持外軸不動運行內軸，測量內軸的振動響應保持內軸不動運行外軸，測量外軸的振動響應

(4)微速差的狀態下同時啟動內外軸，測量雙轉子原始耦合振動信號，并拍振信號分離方法分離出內、外軸原始不平衡振動響應

(5)對比單轉測量的振動響應與對轉耦合測量后分離的振動響應，計算分離誤差，判斷是否在合理誤差范圍內；

(6)在控制軟件中移動內軸平衡塊，測量微速差的狀態下雙轉子內軸試重后耦合振動信號，并分離出內軸試重后不平衡振動響應

(7)在控制軟件中將內軸平衡塊移到初始位置，然后移動外軸平衡塊，測量微速差的狀態下雙轉子外軸試重后耦合振動信號，并分離出外軸試重后不平衡振動響應

(8)按照上述平衡步驟所測得的數據，利用影響系數法計算出內、外轉子的不平衡量如式(3)、(4)所示；

(9)執行自動平衡；基于影響系數法的靶向自動平衡控制策略和自動平衡塊移動算法，驅動兩配重塊移動到相應位置抵消不平衡量。

2.根據權利要求1所述的一種基于微速差的槳扇同軸對轉結構自動平衡控制方法，其特征在于：

拍振波形是由頻率非常接近的兩個正弦波形組成，其疊加后的拍振信號如式(1)所示，當時，形成拍峰X_max＝X₁+X₂；當時，形成拍谷X_min＝X₁-X₂；通過拍峰值、拍谷值之間的加減運算算得到不同頻率信號的幅值X₁、X₂，如式(2)所示；

式中X₁、X₂、ω₁、ω₂、為內、外轉子不平衡振動的幅值、角頻率和相位，且X₁X₂，

3.根據權利要求1所述的一種基于微速差的槳扇同軸對轉結構自動平衡控制方法，其特征在于：拍振波形中不同頻率信號的相位分離，在自動平衡執行器內安裝霍爾傳感器測量內外轉子的基準信號，通過測量內外轉子基準信號的上升沿與拍振信號拍峰位置處的相位差，得到內外轉子各自振動信號的相位；首先，將得到的不平衡振動的幅值和相位作為自動平衡控制器的輸入；然后，施加試重結合影響系數法計算得到內外轉子不平衡量的大小和方位；最后，軟件計算出兩個配重塊移動方向和移動步數，通過自動平衡控制器控制執行器動作以抵消轉子的不平衡量。

4.根據權利要求1所述的一種基于微速差的槳扇同軸對轉結構自動平衡控制方法，其特征在于：電磁式自動平衡執行器由動環、靜環兩部分組成，采用穿軸的安裝方式，預裝在靠近內、外轉子槳扇的位置處；動環是關鍵部件，包含帶有兩個配重質量的配重盤，在配重盤周向裝配磁極交替放置的永久磁鐵，當向永久磁鐵施加交變的外磁場時，實現配重盤的周向轉動，通過改變外加磁場的方向，實現配重盤雙向移動；當轉子系統出現新的不平衡量時，通過靜環勵磁線圈發射電流脈沖信號，驅動配重盤移動到相應位置抵消不平衡量；同時，利用永久磁鐵自身的磁場實現自鎖功能，使得補償質量在一定條件下鎖定在補償位置，持續提供平衡補償力。