【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磁悬浮转子系统稳定性判定方法，可以用于磁悬浮转子系统径向转动模态的稳定性分析，以及判断磁悬浮转子的进动和章动是否稳定。
技术介绍
相对于传统的机械滚珠轴承，磁轴承具有无接触、刚度和阻尼主动可控等突出优点，因而没有摩擦和磨损，也无需润滑、允许转子高速旋转、振动小、支承精度高，特别适合于超净环境设备、高转速设备和要求低振动，高精度，长寿命的航天设备。目前，基于磁轴承的磁悬浮转子系统已经在离心机、高精度数控车床、透平机、储能飞轮，以及磁悬浮飞轮和磁悬浮控制力矩陀螺等航天器姿态控制执行机构中得到日益广泛的应用，并且有取代机械轴承的趋势。在设计磁悬浮转子系统的过程中，判定系统的稳定性是其中的关键步骤。只有了解磁悬浮转子系统在整个转速范围内不同转速下的运动稳定性，才能设计有效的控制器，提高和保障系统的稳定性。由于磁悬浮转子系统的轴向运动和径向平动均可解耦为单自由度运动，且稳定性与转速无关，而径向两自由度转动在转子自转时存在陀螺耦合，稳定性与转速密切相关，因而判定径向转动的稳定性是磁悬浮转子系统稳定性问题的难点和关键。陀螺耦合使径向转动模态分化为进动和章动，所以判定径向转动稳定性可以进一步归结为判定不同转速时转子进动和章动的稳定性。陀螺耦合的存在使磁悬浮转子系统的径向转动子系统成为实数域内不可解耦的两变量系统，目前通常采用适于多变量系统的状态空间分析方法进行稳定性分析和判定。但状态空间方法过分依赖系统模型和数学分析，不具备经典控制理论的直观性和鲁棒性，不便于实际应用。对于陀螺耦合较弱的磁悬浮转子系统，可以忽略陀螺耦合而近似应用经典单变量控制理论进行...
【技术保护点】
一种判定磁悬浮转子系统径向转动稳定性的方法，其特征在于包括下列步骤：（１）建立磁悬浮转子系统的径向转动运动动力学微分方程模型＊＊＊上式中卡尔丹角α、β表示转子径向相对定子绕ｘ，ｙ轴转动的角位移，Ｊ↓［ｘ］＝Ｊ↓［ｙ］ 和Ｊ↓［ｚ］分别为转子径向和轴向的转动惯量，Ｈ＝Ｊ↓［ｚ］Ω＝２πＪ↓［ｚ］Ｆ↓［ｒ］为转子角动量，Ω和Ｆ↓［ｒ］为转子转速，ｐ↓［ｄｘ］和ｐ↓［ｄｙ］为转子径向的扰动力矩，ｋ↓［ｉ］和ｋ↓［ｈ］为磁轴承的位移刚度和电流刚度，ｋ↓［ｓ］为磁轴承位移传感器灵敏度，ｌ↓［ｍ］和ｌ↓［ｓ］分别为磁轴承和位移传感器到转子中心的距离，ｇ↓［ｃ］和ｇ↓［ｗ］为控制器和功放的输入－输出变换算子，即有Ｌ［ｇ↓［ｗ］（ｄ／ｄｔ）］＝ｇ↓［ｗ］（ｓ），Ｌ表示拉氏变换，ｓ为算子，ｇ↓［ｃ］（ｓ）和ｇ↓［ｗ］（ｓ）为控制器和功放的传递函数；（２）采用复数变换将步骤（１）中的实系数两变量方程转化为复系数单变量形式，得到复系数单变量等效系统其中等效开环传递函数和特征方程分别为：ｇ↓［ＯＬ］（ｓ）＝２ｌ↓［ｍ］ｌ↓［ ...
【技术特征摘要】
1.一种判定磁悬浮转子系统径向转动稳定性的方法，其特征在于包括下列步骤(1)建立磁悬浮转子系统的径向转动运动动力学微分方程模型Jyβ··-Hα·-2khlm2β=-2lmlskiksgwgcβ+pdyJxα··+Hβ·-2khlm2α=-2lmlskiksgwgcα+pdx]]>上式中卡尔丹角α、β表示转子径向相对定子绕x，y轴转动的角位移，Jx＝Jy和Jz分别为转子径向和轴向的转动惯量，H＝JzΩ＝2πJzFr为转子角动量，Ω和Fr为转子转速，pdx和pdy为转子径向的扰动力矩，ki和kh为磁轴承的位移刚度和电流刚度，ks为磁轴承位移传感器灵敏度，lm和ls分别为磁轴承和位移传感器到转子中心的距离，gc和gw为控制器和功放的输入-输出变换算子，即有L[gw(ddt)]=gw(s),]]>L表示拉氏变换，s为算子，gc(s)和gw(s)为控制器和功放的传递函数；(2)采用复数变换将步骤(1)中的实系数两变量方程转化为复系数单变量形式，得到复系数单变量等效系统其中等效开环传递函数和特征方程分别为gOL(s)=2lmlskiksgw(s)gc(s)Jrrs2-jHs-2khlm2]]>1+gOL(s)＝0(3)开环正实部极点即Q值的计算；(4)绘制等效复系数系统开环传递函数的双频Bode图；(5)以复系数单变量系统的双频Bode图稳定性判据为依据，进行径向转动运动的稳定性；(6)以复系数单变量系统的双频Bode图稳定性判据为依据，进行进动和章动稳定性的判断。2.根据权利要求1所述的判定磁悬浮转子系统径向转动稳定性的方法，其特征在于所述的步骤(1)建立磁悬浮转子系统的径向转动运动动力学微分方程模型的方法如下定义转子坐标系oxyz，o点位于转子质心，x和y轴沿转子径向且只跟随转子的径向转动而不跟随自转，z轴沿转子轴向，根据磁悬浮转子系统的参数，代入下式得到转子径向转动运动的动力学微分方程组Jyβ··-Hα·-2khlm2β=-2lmlskiksgwgcβ+pdyJxα··+Hβ·-2khlm2α=-2lmlskiksgwgcα+pdx]]>3.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：房建成，魏彤，陈冬，王鹏，张峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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