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近年来,随着旋转机械(如航空发动机、透平机械转子)的转速不断提高,工业生产和应用中对其特性提出了更严格的减振要求;而高速转子系统的磁悬浮支承具有无污染、无磨损以及可控性高等优点,引起科学工作者和行业工程师的强烈兴趣。跨越临界特性成为高速转子不可避免的挑战,因此主动控制下的磁悬浮转子超临界特性的研究具有重要意义。首先,本文分析了柔性转子的动力学特性,建立了柔性转子的数学模型,并利用SAMCEF ROTOR详细分析三支承转子系统的临界特性,得到了三支承转子系统的中间支承刚度和阻尼对其临界特性影响,在此基础上提出一种新的跨临界转子模型——变支承磁悬浮转子系统。其次,介绍了磁悬浮转子支承的工作原理并建立其仿真模型,分析了控制参数对磁悬浮支承等效刚度及等效阻尼的影响;在此基础上建立变支承磁悬浮转子系统的数学模型。针对该模型中各个支承的载荷特性,结合传递矩阵法和集中质量法推导出多支承转子系统各支承载荷的计算公式及标高敏感度矩阵,解决了变支承磁悬浮转子系统各支承载荷分配问题。最后,利用Solidworks、Adams、ANSYS及MATLAB等软件建立变支承磁悬浮转子系统的联合仿真平台;基于该平台分析了不完全微分PID控制策略参数及不同支承数目对磁悬浮转子系统临界特性的影响;同时,对变支承磁悬浮转子系统的跨临界特性进行仿真分析:通过切换时间、等效刚度及其变化率详细分析了不完全微分PID变支承磁悬浮转子跨越一阶临界转速时的特性,仿真优化结果表明与传统两支承转子系统相比,变支承磁悬浮转子系统的临界振幅减小了39.6%,有效的抑制了转子的临界振幅;模糊PID控制下的变支承磁悬浮转子系统的临界振幅减小了52.6%,具有更好的抑制效果。针对高速转子系统跨越临界转速时振动幅度过大及失稳问题,本文提出了一种磁悬浮变支承系统模型和方法,并对其超临界特性进行建模分析;以一阶临界转速为例,开展了变支承模型的载荷分析及优化,和不同控制策略下的主动控制系统参数的分析及优化;仿真结果表明:模糊控制策略和适配的控制、工作参数对磁悬浮转子超临界特性具有良好的优化作用。