Актуальность работы. Основной областью применения активных магнитных подшипников (АМП) является высокоскоростное машиностроение — от небольших турбомолекулярных насосов до турбогенераторов и компрессоров мощностью в несколько десятков МВт. Преимуществом АМП для данной области является возможность управления вибрациями, демпфирования упругих колебаний, а также получения четко определенных динамических характеристик. Другими важными особенностями, которые были подтверждены практическими исследованиями, являются возможность обеспечения дистанционного контроля и диагностики, низкие затраты на техническое обслуживание, а также низкое потребление энергии. Благодаря высокопроизводительной силовой электронике, для мощного высокоскоростного машиностроения применение АМП является перспективным и обоснованным.
Также ведутся исследования возможности использования АМП в авиационных электрических машинах в качестве тяговых двигателей или генераторов электрической энергии для всех электрических самолетов.
Цель исследования. Целью диссертационной работы является разработка математической модели устройства управления АМП, реализующего активное гашение колебаний, возникающих при вращении ротора в широком диапазоне частот вследствие влияния неуравновешенности ротора, статического и динамического дисбалансов, прохождения через области критических частот и появления собственных форм.
Новизна научных результатов
1. Полная математическая модель активного магнитного подшипника предназначена для исследования нелинейных свойств электромагнита и учета влияния этих нелинейностей на динамику ротора. Упрощенная математическая модель активного магнитного подшипника применима для целей моделирования в Matlab/Simulink.
2. Каскадное соединение составных частей ПИ/ПД регулятора обеспечивает хорошую динамику системы и легкость настройки независимых друг от друга каналов управления.
3. Устройство управления селективного типа, реализует активное гашение колебаний, возникающих при вращении ротора, и сочетает наиболее эффективные методы управления неустойчивым объектом «электромагнит-ротор» в единый алгоритм управления, обеспечивающий наилучшую динамику системы.