第36卷第2期2023年4月振动工程学报JournalofVibrationEngineeringVol.36No.2Apr.2023磁悬浮流体机械喘振控制研究关旭东1，周瑾2，金超武2，徐园平2，唐茂3，崔恒斌2（1.常州大学机械与轨道交通学院机械电子工程系，江苏常州213164；2.南京航空航天大学机电学院设计工程系，江苏南京210016；3.中船重工（重庆）西南装备研究院有限公司，重庆401123）摘要:针对磁悬浮流体机械喘振问题，依据流体机械系统喘振状态时质量流量和压升的波动，采用基于质量流量的喘振控制策略。具体来说，利用喘振控制器求出叶轮轴向调节间隙值，并作为悬浮位置参考信号输入至轴向磁悬浮轴承闭环控制系统中，从而在轴向磁悬浮轴承系统作动下改变磁悬浮流体机械转子轴向位置，即改变叶轮叶尖间隙，以实现喘振的主动控制。仿真结果表明，当施加喘振控制时，可以扩展流体机械的稳定运行范围，由未控制下的15.5%节流阀开度扩展至喘振控制下的14%。通过模拟激振的方式辨识了喘振频率，并研究了PID控制器中控制参数对喘振控制性能的影响规律。关键词:喘振控制；磁悬浮流体机械；磁悬浮轴承；质量流量中图分类号:TB535；TH452文献标志码:A文章编号:1004-4523（2023）02-0554-11DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2023.02.027引言当流量减少至临界稳定状态时，透平式流体机械会发生一种低频、大幅度的振动，该现象称为喘振［1］。磁悬浮流体机械也会发生喘振，能在极短的时间内损害流体机械，严重危害设备的正常运行。目前，针对喘振的解决办法大体包括喘振避免［2］和喘振控制［3］。前者的优点为结构相对简单、成本较低且运行可靠，但其缩小了流体机械的工作区域，牺牲了流体机械性能。后者则可规避前者的缺点，通过控制手段对喘振导致的流体波动予以补偿，稳定流体机械系统的流场状态，但执行机构响应时间一般较长。实施喘振控制前需要对流体机械系统进行建模研究，可为喘振的机理及喘振控制提供前提。Bad-mus等［4］将流体机械系统的数学模型分成两类：一维模型与二维模型。前者可适用于预测流体机械喘振，后者则适用于流体机械的喘振与失速。通常，流体机械喘振失稳的数学模型采用第一种形式，而失速则一般发生在轴流式流体机械中，故多采用第二种形式。Emmons等［5］采用一维线性化模型研究压缩机系统稳定性，类比亥姆霍兹共振器，从而得到喘振的初始状态。Greitzer［6］针对轴流式压缩机系统采用非线性的集总参数模型，随后，Hansen等［7］将该模型应用至离心式压缩机中...
