【摘 要】
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本文研究一种新型的具有主动控制功能的径向油膜轴承的控制系统。该轴承利用超磁致伸缩微致动器(Giant Magnetostrictive Actuator-GMA)对油膜轴承位置进行静态调节，并能动态
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本文研究一种新型的具有主动控制功能的径向油膜轴承的控制系统。该轴承利用超磁致伸缩微致动器(Giant Magnetostrictive Actuator-GMA)对油膜轴承位置进行静态调节，并能动态主动抑制径向油膜轴承的振动，达到提高油膜轴承定位精度和稳定性的目的。论文以转子同频振动抑制为主要研究目标，对这种新型主动控制油膜轴承的控制系统展开理论和实验研究，完成的主要工作有：
纳入GMA的机-磁藕合模型和轴承油膜动态模型，用状态空间法建立了可控径向油膜轴承的动力学系统模型。利用MatLab Simulink仿真软件，在激励电流和偏心质量作用下，对以可控轴承为支撑的转子系统进行了动力学分析。在此基础上，设计并仿真研究了可控轴承的多种控制策略，包括输出比例反馈控制、状态反馈控制和线性二次型最优控制。
自主设计和开发了一套可控径向油膜轴承的数字控制器。该数字控制器以高性能HCS12单片机为核心，以转子轴心位移作为控制信号的反馈，进行主控振动控制。同时，根据同频振动的特点，提出了一种多点式PID控制算法。针对一般线性推挽式可控电流源功耗大、动态驱动GMA能力不足的缺陷，研制出一种具有大功率输出的超磁致伸缩执行器驱动源。该电源具有“轨-轨”的电压输出能力，可大幅度提高GMA的动态响应能力。
在单跨转子试验台上对可控轴承进行了系列实验研究。包括：不同载荷、转速和偏心质量下的可控轴承的调心实验；可控轴承两个致动器的耦合试验；谐波激振对同频振动抑制实验；输出反馈控制试验和多点PID控制实验。实验表明可控轴承具有良好的调心稳心能力，可克服传统油膜轴承随工况而改变回转中心的缺点。实验还表明，以转子轴心位置为反馈，能显著地减弱转子振动并提高油膜轴承的稳定性。简单的输出比例反馈控制可以使振动衰减约50％，多点PID控制对同频振动的抑制效果更加明显。这些实验初步展示了这种具有主动控制功能的油膜轴承的功效和应用前景。
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