电磁轴承支承特性分析及优化调节

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(浙江理工大学信息学院，杭州 310018)

0 引 言

主动电磁轴承又称电磁轴承(Active magnetic bearing, AMB)，是一种利用可控电磁力使轴承悬浮在期望位置的新型高性能轴承。它具有无摩擦、无需润滑等传统轴承不具有的特殊性质，适合于高精度、高速、真空等特殊环境，有广阔的应用前景。

支承特性是电磁轴承重要的性能指标，是评价电磁轴承性能关键参数，决定着系统的旋转精度、动态性能和稳定性能。因此，对电磁轴承支承特性的研究成为电磁轴承研究的重要组成部分。在传统轴承中通常使用刚度和阻尼来描述轴承的支承特性，理论已较为成熟。在电磁轴承研究领域，也借鉴了传统轴承研究刚度阻尼的方法和理论，对电磁轴承支承性能的研究实质上就是研究电磁轴承刚度与阻尼特性。电磁轴承的刚度与阻尼一般称为等效刚度和等效阻尼，其根据需要可在系统稳定范围内通过调节控制参数随时改变。目前，对电磁轴承支承特性的研究主要集中在支承参数的识别方面，而对支承特性调节方面的研究相对较少。Lim等[1]利用施加外部激励来识别PID控制下电磁轴承的等效刚度阻尼系数。Zhou等[2]提出了使用电磁轴承转子不平衡反馈来辨识系统的等效刚度和阻尼，并建立了系统等效有限元模型。Chen等[3]提出了一种利用混合遗传算法去识别系统的等效刚度和等效阻尼的方法，该方法较好地利用遗传算法的全局优化能力，提高了识别准确度。杨作兴等[4]设计了一种动刚度自动识别系统，利用电磁轴承系统自身产生激振力来识别系统刚度，大大简化了识别系统的设计。……