Page 183 - 《振动工程学报》2025年第9期

第 9 期 张 鹏，等：电磁型干摩擦阻尼器-双转子系统支承结构外传振动的主动控制 2113

开关控制 MFAC控制 无控制
油泵 低压转子电
机控制柜
速度响应 / (mm·s −1 ) 2 1 速度响应 / (mm·s −1 ) 1
#
5 阻尼器 高压转子
3 阻尼器 2 阻尼器 3
#
#
#
1 阻尼器 2
低压转子电机 0 0 1000 2000 −1 3000 0 0 1000 2000 −1 3000
(a) 1 支点 X 向
(b) 1 支点 Y 向
高压转子电 低压转速 / (r·min ) 低压转速 / (r·min )
#
#
高压转子电机 传送皮带 低压转子 机控制柜 # #
速度响应 / (mm·s −1 ) (a) X direction of 1 support 速度响应 / (mm·s −1 ) (b) Y direction of 1 support
振动速度
传感器 4 3
2
2
功率放大器 上位机 1
dSPACE 总控制柜 0 0 1000 2000 3000 0 0 1000 2000 3000
−1
−1
低压转速 / (r·min ) 低压转速 / (r·min )
#
#
图 11 AMDFD-双转子系统试验台 (c) 2 支点 X 向 (d) 2 支点 Y 向
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(c) X direction of 2 support (d) Y direction of 2 support
Fig. 11 Test rig of AMDFD-dual rotor system
均能够独立控制。低压转子通过膜片联轴器与低压 4 3
驱动电机相连，由电机直接驱动，高压转子通过传动 速度响应 / (mm·s −1 ) 2 速度响应 / (mm·s −1 ) 2
皮带与电机相连，由皮带驱动旋转。试验中，高、低 0 1
0
2000
1000
3000
1000
2000
3000
压转子的电机转速由总控制柜协调控制，保证以设 0 低压转速 / (r·min ) 0 低压转速 / (r·min )
−1
−1
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#
定的转速比运行。各轴承的润滑通过油泵实现，油 (e) 3 支点 X 向 (f) 3 支点 Y 向
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(e) X direction of 3 support (f) Y direction of 3 support
泵通过进油管向轴承位置供油，通过回油管向油泵
中回油，以实现轴承滑油的循环。 4
轴承座的水平和竖直方向安装有振动速度传感 速度响应 / (mm·s −1 ) 2 速度响应 / (mm·s −1 ) 3
2
器，用于监测支承的外传振动。在转子各个圆盘位 0 1
0
置安装有电涡流位移传感器，用于测量转子的振动， 0 1000 2000 −1 3000 0 1000 2000 −1 3000
在高压转子和低压转子与电机相连的位置布置有键 低压转速 / (r·min ) 低压转速 / (r·min )
(h) 5 支点 Y 向
(g) 5 支点 X 向
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相传感器，实时测量高、低压转子的转速。试验中 (g) X direction of 5 support (h) Y direction of 5 support
采用 dSPACE(DS1103) 测控平台进行数据的采集及 图 12 试验中支承外传振动速度
控制，dSPACE 中搭建了 Simulink 环境下的控制器模 Fig. 12 Velocity of vibration transmitted outward by the
型，根据传感器的信号求解出控制信号，然后将控制 supports in the test
信号传输给功率放大器，功率放大器按照控制信号 传振动降低十分明显，各支承结构位置外传振动的
输 出 电 流， 给 到 对 应 电 磁 执 行 器 的 线 圈 ， 以 改 变 降低幅度超过了 55% 以上，验证了 AMDFD 抑制支
AMDFD 摩擦副上的正压力，从而对 AMDFD 的摩擦 承结构外传振动的有效性。

力进行控制。
在图 11 所示的试验平台上，分别采用开关控制 5 结 论
器和无模型自适应控制器，对双转子系统的支承外
传振动进行控制，控制前后各个支承的外传振动速 本 文 将 一 种 电 磁 型 主 控 式 干 摩 擦 阻 尼 器
度如图 12 所示，试验中高、低压转子为同向旋转且 （AMDFD）应用在双转子系统上，提出了能够计算支
转速比为 2。 承结构外传振动的 AMDFD-双转子-轴承座系统动力
在低压转子转速为 0~3000 r/min 范围内，双转子 学模型，分析了转速区间开关控制和无模型自适应
系统共通过高、低压激振的前 2 阶临界转速，与理论 控制条件下，AMDFD 对转子过临界转速时各支承结
分析一致。在无控制时，转子在高压激振的前 2 阶 构外传振动抑制的有效性，并阐明了抑制机理。通
临界转速附近，支承结构外传振动相对较小，而在低 过仿真和试验验证，得到了如下结论：
压激振的前 2 阶临界转速附近，尤其是第 2 阶低压 (1) 无论是采用转速区间开关控制还是无模型自
激振的临界转速附近，支承结构外传振动较大。 适应控制，AMDFD 都能够有效地抑制转子系统过临
开启控制后，双转子系统通过临界转速时的支 界转速时的外传振动，试验中外传振动的降低幅度
承结构外传振动有所降低，且整体上开关控制器的 均超过了 55%，证明了 AMDFD 抑制支承结构外传振
控制效果略好于 MFAC 控制器。尤其在振动水平较 动的有效性。
高的第 2 阶低压激振临界转速附近，支承结构的外 (2) AMDFD 作用后，轴承座受到的激励力幅值