本文以200/300MW汽轮机转子实验模型轴系为对象,以数学理论分析、计算机仿真、实验验证为手段,研究大型多支承单轴低频弯曲振动、扭转振动的主动控制问题,具体涉及多支承轴系振动特性分析、振动主动控制理论分析、控制系统设计、执行系统设计、主动控制实验系统设计、轴系振动低阶模态实验分析。首先,阐述大型轴系低频振动及其控制问题的国内外研究现状与发展趋势。然后,在建立多支承轴系弹性动力学模型基础上,利用动力学数值仿真方法与有限元方法分析低频振动特性,弄清轴系振动的低阶固有频率及其振型,并分析几种典型激励下的响应特性。接着,分析几种现代控制理论的控制特点,针对模型轴系建立集中质量模型,结合其振动特性,探讨最优控制理论在多支承轴系低频弯扭振动主动控制中的应用,导出系统状态空间模型,运用LQ/LQG算法确定控制律,设计模型轴系低频振动最优控制系统,并对其进行模拟控制的仿真分析。其次,为配合主动控制模拟实验与工程应用模拟研究的需要,研制主动控制执行机构,即采用高频响动圈式电磁开关阀,创造性地设计能对大型轴系弯曲振动、扭转振动施加广义主动控制力的电液式周向加载执行系统,并分析该执行系统动力响应特性与电磁特性。最后,在模型轴系低频振动特性、控制器、执行器特性研究基础上,设计轴系低频振动主动控制实验系统,介绍系统结构组成与仪器装备。另外,依据需要,研究中适当安排模型轴系模态实验研究,并对实验数据进行分析和处理。本文主要解决三个关键技术问题,一是现代控制理论在轴系低频振动控制中应用问题,二是新型执行器的开发设计问题,三是轴系低频弯振、扭振主动控制实验系统设计问题。大型轴系低频振动的特点是激励能量大,系统输入随机,响应不稳定。运用主动控制技术来解决轴系的弯扭振动问题是一种较理想的方法,从理论上和技术上都是可行的,只是要应用到工程实际中还有诸多深入细致的问题有待研究。但可以预见,该项技术的工程应用,将能产生巨大社会效益和经济效益。