滑动轴承非线性动力特性的结构化表示方法

基于有限元法建立了轴承非线性油膜力求解模型。指出在轴颈位置固定情况下，轴承油膜力是转速和振动速度的线性函数。线性函数中包含的6个系数是轴颈偏心和偏位角的非线性函数，而这些系数可以通过文中建立的有限元模型获得。非线性函数关系采用结构化数据库和神经网络来表示。应用新模型可以非常方便地获得任意转速、位置和振动工况下的非线性油膜力。结合实例进行了分析，表明这种结构化表示方法可靠，物理意义明确。     

轴承在不同铅垂安装位置时转子—轴承系统的稳定性分析

介绍了轴承在不同铅垂安装位置时转子—轴承系统的稳定性分析。首先根据系统安装时,在轴颈处无弯矩的条件,给出轴承的理想铅垂安装位置,然后把轴承刚性支撑反力作为初载荷,以迭代的方式求解稳态运行下转子和轴承之间相互作用力的非线性问题,进而得到轴承油膜力的动力特性系数。最后利用模态综合法在状态空间中计算转子—轴承系统运动的复特征值,也就是系统稳定性的判据。     

Jeffcott转子-可倾瓦滑动轴承系统不平衡响应的非线性分析

考虑了可倾瓦滑动轴承的非线性油膜力，对Jeffcott转子-可倾瓦轴承系统的不平衡响应进行了非线性分析。以非定常雷诺方程和雷诺破膜条件为依据，生成了单瓦非线性油膜力数据库。根据可倾瓦滑动轴承的结构特点，对单瓦数据库进行插值和拼装以获得可倾瓦滑动轴承的非线性油膜力的瞬时值。通过计算得到了不同参数下，Jeffcott转子-可倾瓦轴承系统的轴颈和转子的涡动轨迹及振幅。计算结果与线性动力学所得的结果进行比较。两者在不平衡量比较小的情况下结果吻合良好，但在不平衡量很大时结果却有较大差别。可见在进行转子-可倾瓦轴承系统的非线性动力学分析时有必要计入可倾瓦滑动轴承油膜非线性的影响。     

汽轮发电机组轴承座动力持性识别方法研究

汽轮发电机组轴承动力持性对转子-轴承系统振动有比较大的影响,但迄今为止,除了冲击试验外,还没有找到轴承座动力特性实测的好方法。文中提出利用转子-轴承系统结构数据和机组启停过程中不平衡响应数据重构出轴承座频响函数。利用最小二乘原理获得轴承座动力特性,新型型无需已知油膜轴承动力特性系数和转子上原始不平衡分布情况,识别结果的准确性仅仅与转子系统模化精度有关。该方法在现场很容易实现,可以对运动机组进行实测,具有非常强的实用性。文中最后结合国产200MW汽轮发电机组实例进行了仿真和试验分析,计算结果表明该方法是可行的。     

旋转机械转子自动平衡仿真研究

介绍了一种自动平衡效果，并在建立非线性双盘转子动力学模型基础上，研究了具有强非线性油膜力转子系统的自动平衡方法，提出了无需系统辩识的坐标轮换寻优控制策略。通过理论分析和计算机仿真研究证明：在以轴承振动幅值平方和为控制目标函数的情况下，该方法对非线性转子系统的平衡具有较好的收敛性，且具有较高的平衡精度。     

汽轮发电机组轴承座动力特性识别方法研究

汽轮发电机组轴承座动力特性对转子－轴承系统振动有比较大的影响。但迄今为止,除了冲击试验外,还没有找到轴承座动力特性实测的好方法。文中提出利用转子－轴承系统结构数据和机组启停过程中不平衡响应数据重构出轴承座频响函数,利用最小二乘原理获得轴承座动力特性。新模型无需已知油膜轴承动力特性系数和转子上原始不平衡分布情况,识别结果的准确性仅仅与转子系统模化精度有关。该方法在现场很容易实现,可以对运行机组进行实测,具有非常强的实用性。文中最后结合国产200MW汽轮发电机组实例进行了仿真和试验分析,计算结果表明该方法是可行的。     

大电机转子-定子系统弯曲振动的数字试验技术

本文根据同步发电机的基本原理和振动动力学理论,建立了汽轮发电机组转子-油膜轴承-定子系统弯曲振动的泛定数学模型,分析和计算了椭圆油膜轴承的动特性、定子与转子机电耦联的固有频率、模态及其对依赖参数的灵敏度、稳态不平衡响应、加速起动响应和不稳定转速,并用编制的分析软件进行了数字试验。     

圆瓦滑动轴承油膜力近似解析模型

能够准确描述滑动轴承油膜力特性的数学模型是转子-轴承系统非线性动力学分析的基础和关键。该文针对圆瓦径向滑动轴承,基于周向动态Ⅱ油膜边界条件,利用分离变量法,将雷诺方程分解为类似长轴承模型方程和轴向压力方程,获得圆瓦轴承油膜压力分布近似解析表达式。通过对油膜域内压力进行积分,得到圆瓦滑动轴承油膜力表达式。基于该文提出的模型,研究了圆瓦轴承油膜压力分布,对比分析该文模型与长轴承、短轴承、有限差分法模型,结果表明该文模型能够在较宽长径比范围较准确地描述圆瓦轴承油膜特性。基于该文模型对刚性转子-轴承系统进行动力学特性分析,仿真结果验证了该文模型的有效性。     

旋转机械转子自动平衡仿真研究

介绍了一种自动平衡装置,并在建立非线性双盘转子动力学模型基础上,研究了具有强非线性油膜力转子系统的自动平衡方法,提出了无需系统辩识的坐标轮换寻优控制策略。通过理论分析和计算机仿真研究证明：在以轴承振动幅值平方和为控制目标函数的情况下,该方法对非线性转子系统的平衡具有较好的收敛性,且具有较高的平衡精度。     

汽轮机转子挠曲对可倾瓦轴承油膜特性的影响

针对大跨度汽轮机转子在运行中转子挠曲变化引起轴颈油膜振荡的问题,笔者建立了线支撑四瓦块可倾瓦滑动轴承油膜模型,分析了汽轮机运行中转子挠曲变化对线支撑可倾瓦轴承油膜特性的影响,得到了挠曲变化下油膜温度和油膜压力的变化规律.通过数值模拟计算,结果表明,随着汽轮机轴挠曲转角的逐渐增大,轴承油膜压力极值向轴颈内侧偏移,使油膜温度分布不均匀,造成油膜破裂,影响汽轮机组安全经济运行。     

非线性油膜力和啮合力作用下 齿轮系统的振动特性研究

同时考虑非线性齿轮啮合力和非线性油膜力的影响,建立齿轮–转子–滑动轴承系统的动力学模型。研究2种强非线性因素的共同作用下,系统的非线性动态响应。研究结果表明：转速相对较低时,非线性啮合力对系统振动的影响较大;随着转速的升高,非线性油膜力对振动的影响逐渐增大,并出现“半频涡动”现象,而非线性啮合力的作用相对减小;在一定的转速范围内,“半频涡动”引起的频率成分的振幅甚至超过不平衡质量引起的1倍频的振幅。这是考虑非线性油膜力和非线性啮合力作用时得到的新的结论,这些结论是过去采用线性油膜力模型时难以得到的。     

基于模糊补偿的无轴承同步磁阻电机径向位置逆控制

给出无轴承同步磁阻电机转子径向位置的控制模型,针对多变量、强耦合的径向位置非线性系统,提出一种基于模糊补偿的被控电机转子径向位置逆控制方法,证明该径向位置系统可逆,推导出其逆系统模型,将其精确线性化成一个伪线性系统,从而将径向位置系统解耦为两个独立的二阶线性子系统.为对已解耦的径向位置系统进行综合,在常规PID控制器基...     

基于神经网络的开关磁阻电机转子位置估计

位置检测是开关磁阻电机调速系统中的重要环节.实时、准确的位置是开关磁阻电机正确运行的关键.由于其转子位置角是各相磁链与电流的高度非线性函数,传统线性及解析的方法难以精确求得.该文基于神经网络并行处理及逼近任意非线性函数的特点,提出了基于神经网络的位置检测方案.借助于MATLAB的神经网络工具箱,采用三种改进的学习算法对试验数据样本进行了离线训练,确定了用于位置检测的神经网络模型.为验证模型的有效性和准确性,对大量的数据样本进行了仿真.结果表明：该方法能够快速、准确地测量转子位置,鲁棒性和自适应性强.     

New approaches with sensorless drives

In this article, we investigate a means of extricating the position information involved in terminal voltages and currents to estimate the rotor position of a PM synchronous motor. One way to extract the position information is to construct the state observer based on the motor model including electrical and mechanical equations. Then, the stability of the observer is an important issue in providing accurate position information for the motor drive system. In order to stabilize the system, the gains of the observer have to be optimized. However, these schemes have some difficulties in determining the optimum gains of the observer under any operating condition because the electrical equations are nonlinear in such motor models. We present a new approach for constructing the observer to extract precise information from the rotor position, and its speed from the technical quantities. First, to overcome the aforementioned problem, we propose the control inputs that can eliminate the nonlinear term in the electrical equations and realize the linearization of the motor model. This permits use of linear control strategies to determine the characteristics of the system. Second, we perform the rotor-speed estimation by using the reduced-order observer based on the linearized model. Third, the rotor position is calculated by using the estimated rotor speed and then corrected by the d-axis current error. Thus, we realize the stable drive of the motor without position sensors by measuring only two line currents. Finally, the validity of the proposed control scheme is confirmed by experiments     

基于非线性观测器的PMSM转子位置估计

本文提出了一种基于非线性观测器的永磁同步电动机(PMSM)的转子位置估计方案。非线性观测器构造两个新的状态变量,利用这两个状态变量中所包含的位置信息,将电动机转子的位置估算出来。为验证此方案的稳定性和可行性,以TI公司的数字信号处理器TMS320F2812为核心搭建硬件平台,对整个控制系统进行了实验验证。实验结果表明,所采用的非线性观测器对转子位置的估算非常有效,同时整个控制系统在比较宽的调速范围内能稳定运行。     

A model-based flexural rotor vibration control in cage induction electrical machines by a built-in force actuator

In this paper active control of flexural rotor vibration in electrical machines is examined. We consider attenuation of discrete low-frequency range forced vibration components by means of an adaptive harmonic control strategy. A built-in force actuator for actively generating force on the machine rotor is investigated. Previously, such an actuator has mainly been used in bearingless machine design for rotor levitation. The action of the actuator is based on electromechanical interaction between the rotor and the stator of the machine. A low-order linear parametric state-space model is derived for the actuator–rotor system. Parameter estimation is carried out using simulation data obtained from a detailed two-dimensional time-stepping finite element field-circuit model of the machine. Hence, model-based control design is performed using the identified model. The controller is verified by embedding it into the finite element analysis. As a result we present a virtual plant of the machine with vibration control. The virtual plant is introduced as a means of vibration control design prior to implementing the control algorithms in a real machine. Simulation results using real machine data and finite element time-stepping method are presented. An erratum to this article can be found at     

挤压油膜阻尼器在旋转机械中的减振研究

随着工业汽轮机及其它特殊透平机械向高转速、高可靠性的方向发展,如何解决旋转机械在高速运转时出现的振动过大的问题就显得尤为重要。挤压油膜阻尼器通过在轴系支撑系统中增加外加阻尼项来抑制振动,对于弹性支承转子系统可以显著的降低转子过临界时的振动峰值,使其成为解决高速旋转机械振动与噪声问题的一种有效而经济的技术手段。本文介绍了挤压油膜阻尼器的数学模型与力学模型,并结合理论计算结果与试验结果验证了挤压油膜阻尼器可以有效地降低转子的振幅,提高轴系的稳定性。     

基于SVPWM过调制策略的SRG风力发电系统并网逆变器

以四相8/6极开关磁阻发电机(SRG)为例,介绍了SRG工作原理以及实际工作中的饱和非线性,以傅里叶级数为工具建立非线性数学模型,并针对SRG发电系统的应用场合,采用了一种基于基波电压幅值线性输出控制的SVPWM过调制算法:在过调制区域内,引入幅值系数的概念,基于幅值系数和空间矢量图的顶点电压矢量,计算逆变器输出电压矢量与参考电压矢量的关系,并进一步推导出过调制区的基本电压矢量作用时间。该算法能有效解决对于SRG小功率发电系统,多电平逆变技术不适用,传统的两电平SVPWM算法控制精度又不够理想的问题。在Matlab平台进行仿真,结果表明,基于SVPWM过调制算法的逆变电路能将SRG的输出电能回馈电网,在动、静态环境中均能得到理想的输出电能质量。