用于减小装备有自动动平衡机的偏心转子径向振动的滑动式控制器的设计与仿真[外文翻译].doc
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用于减小装备有自动动平衡机的偏心转子径向振动的滑动式控制器的设计与仿真[外文翻译],用于减小装备有自动动平衡机的偏心转子径向振动的滑动式控制器的设计与仿真摘要 一个自动动平衡机被安装在转子系统上以减小由偏心引起的径向振动。然而，我们发现由于平衡球之间的滚动摩擦以及速度的影响，在各个转子加速时，平衡球可能无法精确地安放在所期望的平衡位置。这样由于球错误定位的不一致甚至会导致更大的径向振动。此处的研究是专...
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用于减小装备有自动动平衡机的偏心转子径向振动的 滑动式控制器的设计与仿真
摘要 一个自动动平衡机被安装在转子系统上以减小由偏心引起的径向振动。然而，我们发现由于平衡球之间的滚动摩擦以及速度的影响，在各个转子加速时，平衡球可能无法精确地安放在所期望的平衡位置。这样由于球错误定位的不一致甚至会导致更大的径向振动。此处的研究是专注于提出一个反馈控制方案以解决这个问题。滑动模式控制的方法在此被提出，通过在系统动力学的开始阶段触发这个控制系统直到平衡球精确地安放到预期的角坐标上的方式，实现此目的。这样，在平衡球找到了它的预期角坐标后，这个系统变得被动，即为控制工作节省能量。扩展了该控制方案后的系统被进行了仿真以检验控制的有效性。
1 引言
转动机械中的振动主要是由偏心不平衡引起的。如果一个系统存在安装不平衡，那么很容易通过增加静质量使系统平衡。然而，在本例中不平衡的位置随时间发生变化，就像视觉驱动(an optic drive)一样，难以预测不平衡发生的位置和时间。解决方法之一就是采用一套自动平衡机系统，主要包括在一个预先设计的围绕转子做圆周运动的可自由移动的质量。他被包含在转子的组件中，并且能够利用转子系统的高速转动产生的离心力来抵消不平衡的振动源，这些滚动球被要求安放在与转子系统最初不平衡位置的圆周上相距180度的点为中心的角位置上，从而是径向振动显著减小。由于这样的方法结构简单且能耗低，自动平衡系统成为了用于减小不平衡的发动机轴装配中的径向振动的合适的候选方案，例如它可以应用于CD/DVD驱动[1-4]或机床[5]等方面。
自动平衡机于1904年首次被提出。在1932年，Thearel[6,7]首先完成了对各种类型的自动平衡机的分析。他发现由于球型(ball-type)平衡机有着低摩擦力，低成本，容易实现的优点，因此它优于其他种类的平衡机。一些研究对球型平衡机的性能进行了进一步探讨。Inoue等人[8]采用数值分析法，在假设速度恒定的条件下对转子/平衡机系统进行了动力学分析。Bövik and Högfors[9]证明了自动平衡机适用于减小转子的平面及非平面的振动。Jinnouchi等人[10]推断球平衡机在临界速度以上时可以提供完美的平衡效果，但是在较低速度时会造成中等程度的振动。在没有构造运动等式的情况下，Tadeusz [11]发现了球滚动摩擦力，轨道偏心和外部振动对稳定状态下的转子/平衡机系统有负面的影响。Rajalingham and
Rakheja[5]首先考虑到了分析模型中平衡球之间的摩擦力。基于球型平衡机的概念，几个执行设计被提出并记录在专利[1-4]中。Huang等人[12]成功的对球型平衡机进行了动态分析，并计算了基于稳定状态下的一致的残余振动。Kang等人[13]使用扰动和多尺度的方法找到了稳定状态的解决方案，确定了稳定状态下装有一对平衡球的球型自动平衡机系统的平衡性。
然而还存在着坚固性(consistence)的问题，也就是说，球无法随时被精确的定位在平衡点上，而是定位在一块平衡区域内，这是由于摩擦力造成的。这样产生的剩余摩擦力将会超出期望值。本文的目的是采用一种控制方法将球定位在期
摘要 一个自动动平衡机被安装在转子系统上以减小由偏心引起的径向振动。然而，我们发现由于平衡球之间的滚动摩擦以及速度的影响，在各个转子加速时，平衡球可能无法精确地安放在所期望的平衡位置。这样由于球错误定位的不一致甚至会导致更大的径向振动。此处的研究是专注于提出一个反馈控制方案以解决这个问题。滑动模式控制的方法在此被提出，通过在系统动力学的开始阶段触发这个控制系统直到平衡球精确地安放到预期的角坐标上的方式，实现此目的。这样，在平衡球找到了它的预期角坐标后，这个系统变得被动，即为控制工作节省能量。扩展了该控制方案后的系统被进行了仿真以检验控制的有效性。
1 引言
转动机械中的振动主要是由偏心不平衡引起的。如果一个系统存在安装不平衡，那么很容易通过增加静质量使系统平衡。然而，在本例中不平衡的位置随时间发生变化，就像视觉驱动(an optic drive)一样，难以预测不平衡发生的位置和时间。解决方法之一就是采用一套自动平衡机系统，主要包括在一个预先设计的围绕转子做圆周运动的可自由移动的质量。他被包含在转子的组件中，并且能够利用转子系统的高速转动产生的离心力来抵消不平衡的振动源，这些滚动球被要求安放在与转子系统最初不平衡位置的圆周上相距180度的点为中心的角位置上，从而是径向振动显著减小。由于这样的方法结构简单且能耗低，自动平衡系统成为了用于减小不平衡的发动机轴装配中的径向振动的合适的候选方案，例如它可以应用于CD/DVD驱动[1-4]或机床[5]等方面。
自动平衡机于1904年首次被提出。在1932年，Thearel[6,7]首先完成了对各种类型的自动平衡机的分析。他发现由于球型(ball-type)平衡机有着低摩擦力，低成本，容易实现的优点，因此它优于其他种类的平衡机。一些研究对球型平衡机的性能进行了进一步探讨。Inoue等人[8]采用数值分析法，在假设速度恒定的条件下对转子/平衡机系统进行了动力学分析。Bövik and Högfors[9]证明了自动平衡机适用于减小转子的平面及非平面的振动。Jinnouchi等人[10]推断球平衡机在临界速度以上时可以提供完美的平衡效果，但是在较低速度时会造成中等程度的振动。在没有构造运动等式的情况下，Tadeusz [11]发现了球滚动摩擦力，轨道偏心和外部振动对稳定状态下的转子/平衡机系统有负面的影响。Rajalingham and
Rakheja[5]首先考虑到了分析模型中平衡球之间的摩擦力。基于球型平衡机的概念，几个执行设计被提出并记录在专利[1-4]中。Huang等人[12]成功的对球型平衡机进行了动态分析，并计算了基于稳定状态下的一致的残余振动。Kang等人[13]使用扰动和多尺度的方法找到了稳定状态的解决方案，确定了稳定状态下装有一对平衡球的球型自动平衡机系统的平衡性。
然而还存在着坚固性(consistence)的问题，也就是说，球无法随时被精确的定位在平衡点上，而是定位在一块平衡区域内，这是由于摩擦力造成的。这样产生的剩余摩擦力将会超出期望值。本文的目的是采用一种控制方法将球定位在期
