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基于改进的传递矩阵法识别电主轴系统滑动轴承油膜特性系数

毛文贵  杨理诚  李建华  王高升  
【摘要】:高速电主轴系统的流固耦合动力特性由滑动轴承和转子系统共同影响。滑动轴承油膜特性系数和电主轴不平衡量是影响高速电主轴滑动轴承—转子系统动力特性的关键因素。作为高速电主轴滑动轴承—转子系统,滑动轴承的油膜力引起的转子运动失稳现象是突出问题,而且滑动轴承油膜特性系数更是直接影响高速电主轴动力特性计算和稳定性分析。本文针对高速电主轴系统在重载下滑动轴承油腔复杂,油膜特性系数不便于直接获取的难题,提出了一种高效的滑动轴承油膜特性系数的参数识别方法。该方法将参数识别问题转化为最优化问题,通过最小化电主轴系统不平衡响应的实验值和计算值的偏差来识别滑动轴承油膜特性系数。针对建立电主轴系统动力学模型时要考虑电机转子的自重和电磁转矩的问题,提出改进Riccati传递矩阵法,建立滑动轴承油膜特性系数和转子不平衡量参数识别中的流固耦合动力学模型,引入电机的自重和电磁转矩,扩大状态向量维数为10维,获得计算电主轴系统的不平衡响应的位移传递矩阵模型;通过灵敏度分析,结合测试响应结果可确定待识别参数的范围,在参数识别时,主要考虑对结果影响较大的参数,减少参数识别的工作量,提高模型识别的效率,从而减小参数识别中的病态性问题;并采用可随机全局优化搜索的隔代映射遗传算法来寻优。最后通过数值算例对这一方法的效率和精度进行了验证。

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