Page 230 - 《振动工程学报》2026年第5期

幅值 / μ 无阻尼器 优化后 优化前

转速Ω · −1
1434 总体对比 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

55 Tab. 7 Comparison of control effects and control costs under

表 7 非设计状况下控制效果和控制代价对比
幅值A / μm 50 模态 减振比/% 代价/% 稳定性
off-design conditions
45
40
初始PI控制一阶 93.20 100.00 1
35
2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 初始PI控制二阶 80.16 100.00 1
−1
转速Ω / (r·min ) 优化PI控制一阶 93.64 103.13 1
(b) 局部对比
(b) Localized comparison 优化PI控制二阶 82.82 109.46 1

图 11 非设计工况下 5 支点幅频特性曲线对比
图 11 和 12 中，将无阻尼器控制、初始点控制以
Fig. 11 Comparison of amplitude-frequency characteristic
及控制参数优化后的 ESDFD 的发动机进行了非设
curves of support 5 under off-design conditions
计不平衡量下性能参数的对比。与无 的发
无阻尼器 优化后 优化前
ESDFD
200
动机相比，带 ESDFD 的发动机稳定性无明显变化，幅值
150
幅值A / μm 100 大幅度下降。从图 13 可知，与优化前相比，优化后
阻尼器的正压力峰值基本保持不变，但其正压力上
升速率明显加快，因而对控制目标的跟踪性能更优，
50
控制效果也更佳。由表 7 可知，优化后参数作用下
0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 的转子减振比和阻尼器耗费代价都略有增加，尤其
−1
转速Ω / (r·min )
(a) 总体对比 是在二阶临界转速区域，减振比增加了 2.66%，但耗
(a) Overall comparison 费代价也增加了 9.46%。
40
相比于设计工况下一倍不平衡量下阻尼器的性
幅值A / μm 35 能参数，非设计工况下无阻尼器参考对象处的幅值
大幅增加，也使得不同模态下非设计工况阻尼器作
30
用时减振比大幅提高，同时体现了阻尼器对于大平
25 衡量非设计工况的良好减振性能以及控制器对不平
4600 4650 4700 4750 4800 4850 4900 4950 5000
−1
转速Ω / (r·min ) 衡量变化的良好适应能力。
(b) 局部对比
(b) Localized comparison 综合结果分析，带 ESDFD 的发动机在非设计工况

下的减振效果和设计工况一样突出。而通过 ESDFD
图 12 非设计工况下增压级盘幅频特性曲线对比
主动控制能够显著降低振动幅值，且参数优化后的
Fig. 12 Comparison of booster disk amplitude-frequency
characteristic curves under off-design conditions 控制方法可提供更好的振动控制效果和更高的安全

优化后 优化前 裕度。由此可以看出，式（15）所示的优化目标函数
200
能够正确评价转子振动状态和阻尼器代价，通过算
150
控制力F / N 100 法优化后，控制参数可使带 ESDFD 的发动机具有更
好的性能，尽管增加一定耗费代价，但给发动机的安
50
全运行提供了充足裕度。

0
2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 3100 3200
−1
转速Ω / (r·min ) 4 振 动 主 动 控 制 试 验
(a) 一阶局部图
(a) Local pressure diagram of the first order mode
140 为验证式（15）目标函数在评价转子振动状态、
120 阻尼器代价及控制参数有效性方面的准确性，本文
100
控制力F / N 80 利用图 14 所示的低压转子控制系统试验平台，开展
60
了不同工况下的低压单转子系统主动控制试验。试
40
20 验中所采用的控制参数与仿真模型保持一致。试验
0
4600 4650 4700 4750 4800 4850 4900 4950 5000 过程采用等周期采样，每周期采集 128 个数据点，相
−1
转速Ω / (r·min ) 关 采 集 设 备 参 数 如表 所 示 。 低 压 转 子 由 和
(b) 二阶局部图 8 1、 2
(b) Local pressure diagram of the second order mode 5 支点支撑，在 1 和 5 支点位置均安装了 ESDFD，每个

图 13 非设计工况正压力对比 支点位置的 ESDFD 均能够独立控制。低压转子通
Fig. 13 Comparison of off-design pressure 过 伞 绳 与 低 压 驱 动 电 机 柔 性 相 连， 由 电 机 直 接 驱