Force-based feedforward control of persistent synchronous rotor/touchdown bearing contact in active magnetic bearing systems
Force-based feedforward control of persistent synchronous rotor/touchdown bearing contact in active magnetic bearing systems
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主动磁力轴承系统中持续同步转子/接地轴承接触的基于力的前馈控制
DOI：
10.1016/j.ymssp.2023.110657
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发表时间：
2023
影响因子：
8.4
通讯作者：
Saket F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Saket F
触地轴承安装在主动磁轴承系统中，以保护系统部件并防止转子与定子叠片接触。异常情况可能引起转子动态响应，导致与触地轴承持续接触。控制方案可以成功地使转子从接触重新悬浮，只要考虑到潜在的接触动力学。有效的转子/触地轴承接触控制是适时的，当主动磁轴承保持运行和完整的机器停机是可以避免的。在这种情况下，主动磁轴承力应具有所需的动态负载能力，以恢复无接触转子悬浮，从而消除系统中对额外致动的需要。这需要建立接触动力学和磁轴承控制力之间的关系。提出了一种基于定子应变测量的接触控制方法。测量数据被用来评估频率相关的磁轴承控制力和相移，使转子恢复接触。在长不平衡柔性转子主动磁轴承系统上对该控制方法进行了实验验证。试验表明，在一定的转子速度范围内，转子可有效地从持续的同步接触中恢复。
Touchdown bearings are installed in active magnetic bearing systems to protect system components and prevent rotor contact with stator laminations. Abnormal conditions may induce a rotor dynamic response that leads to persistent contact with the touchdown bearings. Control schemes may be successful in re-levitating the rotor from contact provided the underlying contact dynamics are taken into consideration. Effective rotor/touchdown bearing contact control is opportune when active magnetic bearings remain operational and complete machine rundown is avoidable. In such cases, the active magnetic bearing forces should have the required dynamic load capacity to restore contact-free rotor levitation, eliminating the need for extra actuation in the system. This requires establishing a relationship between contact dynamics and magnetic bearing control forces. This paper presents a new contact control method based on stator strain measurement arising from rotor/touchdown bearing contact. The measurement data are utilised to evaluate frequency dependent magnetic bearing control forces and phase shifts to enable rotor recovery from contact. The control method is tested and validated experimentally on an active magnetic bearing system with a long unbalanced flexible rotor. The tests demonstrate effective rotor recovery from persistent synchronous contact over a range of rotor speeds.
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