Robust vibration control for the high speed overhung rotor system considering the gyroscopic effect of rotor

考虑转子陀螺效应的高速悬臂转子系统鲁棒振动控制

基本信息

  • 批准号:
    14550216
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2004
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research studies an active vibration control system to effectively reduce the unbalanced vibration of rotating machinery with an overhung rotor. It is difficult to control vibrations of the overhung rotor directly because the vibration control system may be hardly equipped on the overhung rotor due to restrictions in construction of rotating machinery. In this study, the overhung rotor is supported by an actively flexible bearing pedestal as a vibration control device that is consisted of a flexibly supported bearing and electromagnetic actuators.A high-speed overhung rotor has a very strong gyroscopic effect. Due to the gyroscopic effect, the x and y components of vibration of the overhung rotor couple each other, and a control gain to reduce vibration is dependent on a rotating velocity of the rotor. The H_∞ control is performed in the system as a robust control. In order to simplify the design of the H_∞ controller for the system with the gyroscopic action, the control gain is derived from state equations of overhung rotor system ignored the gyroscopic term by the H_∞ control theory that is estimated state variables by the Kalman filter for overhung rotor system with the gyroscopic action are used. As results of numerical simulation, use of the H_∞ controller developed in this study gives the similar effective vibration suppression but higher robustness in comparison with use of the optimal regulator theory. The simulated results are compared with experimental ones and both results show the similar tendency in this study.
本文研究了一种主动振动控制系统,以有效地减小带有悬臂转子的旋转机械的不平衡振动。由于旋转机械结构的限制,悬臂转子的振动控制系统很难直接控制。在本研究中,由柔性支承轴承和电磁执行器组成的主动柔性支承支承悬臂转子作为振动控制装置,高速悬臂转子具有很强的陀螺效应。由于陀螺效应,悬臂转子的x分量和y分量相互耦合,减振的控制增益取决于转子的转速。H_∞控制作为一种鲁棒控制在系统中进行。为了简化陀螺作用下悬臂转子系统H_∞控制器的设计,利用H_∞控制理论,从忽略陀螺作用的悬臂转子系统的状态方程推导出控制增益,并利用卡尔曼滤波对陀螺作用下的悬臂转子系统的状态变量进行估计。数值仿真结果表明,与最优调节器理论相比,本文设计的H_∞控制器具有相似的减振效果,但具有更好的鲁棒性。将模拟结果与实验结果进行了比较,两种结果在本研究中表现出了相似的趋势。

项目成果

期刊论文数量(27)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Vibration control for an overhung roller in textile machine considering the stiffness of control device stand
考虑控制装置支架刚度的纺织机悬臂罗拉振动控制
西山 幸伸: "能動弾性軸受台で支持されたオーバーハング回転軸系の最適振動制御に関する研究"計測自動制御学会 三重地区計測制御研究講演会講演論文集. 47-50 (2003)
Yukinobu Nishiyama:“由主动弹性轴承座支撑的悬垂旋转轴系统的最佳振动控制研究”三重地区仪表和控制研究会议论文集,仪表和控制工程师学会,47-50(2003)
  • DOI:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
水谷 一樹: "電磁アクチュエータによるオーバーハング回転軸系の最適振動制御に関する研究"三重大学地域共同研究センター研究報告. No.10(印刷中).
水谷和树:“利用电磁执行器对悬垂旋转轴系统进行最佳振动控制的研究”三重大学地区合作研究中心研究报告第10号(正在出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
オーバハング回転軸系の最適振動制御に関する研究
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