基于不平衡响应磁悬浮轴承刚度阻尼辨识

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1、中图分类号：TH-39论文编号：102870512-S178学科分类号：080203硕士学位论文基于不平衡响应的磁悬浮轴承刚度阻尼的辨识研究生姓名倪佐僖学科、专业机械设计及理论研究方向磁悬浮技术指导教师周瑾教授南京航空航天大学研究生院机电学院二Ο一二年一月南京航空航天大学硕士学位论文中图分类号：TH-39论文编号：102870512-S178学科分类号：080203硕士学位论文基于不平衡响应的磁悬浮轴承*刚度阻尼的辨识研究生姓名倪佐僖学科、专业机械设计及理论研究方向磁悬浮技术指导教师周瑾教授南京航空

2、航天大学研究生院机电学院二Ο一二年一月*本文研究得到国家自然科学基金（“磁悬浮轴承刚度阻尼测试方法与转子系统有限元模型确认研究”，编号：51075200）的经费资助。基于不平衡响应的磁悬浮轴承刚度阻尼的辨识NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringIdentificationthestiffnessanddampingofAMBfromro

3、torresponsesduetoimbalancesAThesisinMachineDesignandTheorybyNiZuoxiAdvisedbyProf.ZhouJinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2012南京航空航天大学硕士学位论文承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地

4、方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：____________日期：____________南京航空航天大学硕士学位论文摘要磁悬浮轴承是利用电磁力作用使转子悬浮于空间，实现无摩擦的一种新型高性能轴承。磁悬浮轴承的动力特性对整个系统的动态特

5、性影响很大，而研究磁悬浮轴承的动力特性的难点在于磁悬浮轴承支承刚度和阻尼的确定。现阶段国内外还没有一套完整的理论和方法来确定磁悬浮轴承的刚度和阻尼。因此，本文研究一种基于不平衡响应的磁悬浮轴承的刚度和阻尼的辨识方法，并用仿真和试验验证该方法的可行性。首先在MSC.Patran中完成磁悬浮转子有限元模型的建立，对转子建模过程中提高建模准确性以及转子不平衡响应分析中不平衡质量施加的问题做了详细描述。详细说明了辨识磁悬浮轴承刚度阻尼的基本原理，运用Matlab编写了辨识程序，用几种不同刚度和阻尼支承情况的

6、算例进行辨识仿真来验证基于不平衡响应方法的正确性。为验证基于不平衡响应辨识磁悬浮轴承刚度阻尼的方法的可行性，运用MSC.Nastran和Matlab对实验室现有的磁悬浮轴承的刚度阻尼进行仿真辨识。仿真结果表明该方法可以正确辨识轴承的刚度和阻尼。将基于不平衡响应的磁悬浮轴承的刚度和阻尼的辨识方法用到一个五自由度的磁悬浮轴承试验台上进行辨识试验。针对试验中采集的不平衡响应信号的是多个标准的正弦信号和高频信号的迭加的情况，本文设计了低通FIR滤波器进行滤波来提取目标信号，经滤波仿真表明滤波器符合要求。试验

7、中用NI数据采集卡采集试验信号，在Matlab中完成滤波、提取不平衡响应信号的幅值相位进而辨识磁悬浮轴承的刚度和阻尼。为验证辨识结果的正确性，将试验辨识的结果代入有限元软件，赋予转子有限元模型试验辨识的刚度和阻尼做不平衡响应计算，研究计算结果与试验结果，表明本文采用的辨识方法在一定程度上可以辨识刚性转子下的磁悬浮轴承刚度和阻尼。关键词：不平衡响应，磁悬浮轴承，刚度，阻尼，FIR，转子有限元建模I基于不平衡响应的磁悬浮轴承刚度阻尼的辨识II南京航空航天大学硕士学位论文AbstractAMB（Activ

8、eMagneticBearing）isakindofnewhigh-performancebearing,inwhichtherotorcanbestableandfrictionlesssuspendedinspace.ThestiffnessanddampingofAMBhaveveryimportantinfluencetothedynamiccharacteristicoftheAMBsystem.However,thereisnomethod,whichis