磁懸浮軸承系統中由不平衡力引發的 “振動-激勵-更大振動”惡性循環 是一個典型的 正反饋失控過程,其核心在于 傳感器信號的污染 與 控制器對真實位移的誤判。以下是其逐步演進的原理詳解:
惡性循環的觸發與演進
1:不平衡力的產生(根源)
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轉子存在質量偏心,質心(CM)偏離幾何中心(RC)距離
e
。 -
當轉子以角速度
ω
旋轉時,離心力F_u = m_u * e * ω2
持續作用在轉子上,方向隨旋轉周期性變化(頻率為1X
,即轉速頻率)。
2:轉子被迫偏離幾何中心(振動)
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不平衡力
位移信號:F_u
試圖將轉子拉向其質心旋轉的軌跡,導致轉子繞幾何中心(RC)作 同步振動:
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其中:
-
是轉子幾何中心相對于零位的真實位移(通常較小,由其他擾動引起)。
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是 不平衡引起的同步振動分量(振幅
A
可能很大)。
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3:傳感器信號的“污染”(誤讀)
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位移傳感器測量的是 轉子表面某點的實際位置,其輸出信號為: