主動磁懸浮軸承在壓縮機及鼓風(fēng)機應(yīng)用的技術(shù)進展*

陰宏宇 劉 路 王躍方2, 李健偉

（1.沈陽鼓風(fēng)機集團股份有限公司；2.遼寧重大裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心沈鼓研究院；3.大連理工大學(xué)工程力學(xué)系)

0 引言

主動磁懸浮軸承（Active Magnetic Bearings）是一種新型的高性能軸承，它利用磁場力使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮在空中且轉(zhuǎn)子位置可以通過控制系統(tǒng)進行控制[1]。與傳統(tǒng)軸承相比，主動磁懸浮軸承具有無機械接觸、無需潤滑、環(huán)境適應(yīng)能力強、功耗低、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高、系統(tǒng)可控性強等優(yōu)越的性能[2-4]。這些優(yōu)點使得主動磁懸浮軸承在各個領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，受到國內(nèi)外工程界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，是目前眾多領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)者和企業(yè)界人士的研究重點。同時主動磁懸浮軸承是集電磁學(xué)、電子技術(shù)、控制工程、信號處理、機械學(xué)、動力學(xué)為一體的最具代表性的機電一體化產(chǎn)品，未來具有成為智能機械中關(guān)鍵單元的潛能。

本文介紹了國內(nèi)外磁懸浮軸承的發(fā)展狀況，并研究了磁懸浮軸承在集成式壓縮機領(lǐng)域和鼓風(fēng)機領(lǐng)域的應(yīng)用狀況。之后，探討了近十年國內(nèi)外對磁懸浮軸承技術(shù)的研究進展，總結(jié)了磁懸浮軸承領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的研究熱點：磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化、磁懸浮控制系統(tǒng)、不平衡振動控制、喘振主動控制、輔助軸承和自檢測磁懸浮軸承等。最后展望了磁懸浮軸承在壓縮機、儲能飛輪和節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

1 磁懸浮軸承的發(fā)展

磁懸浮概念于19世紀中葉被提出，歐洲、美國和日本等國家在20世紀60代開始大力開展磁懸浮軸承的研究工作。進入21世紀，隨著制造工藝技術(shù)的進步、控制理論與智能信息技術(shù)的發(fā)展，磁懸浮軸承技術(shù)趨于成熟，產(chǎn)品的性能也得到了優(yōu)化和提高。

國外生產(chǎn)磁懸浮軸承技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品的公司已有幾十家，如瑞典SKF、美國WAUKESHA、瑞士MECOS、美國 CALNETIX、美國 RBSI、美國 SYNCHRONY、瑞士IBAG、瑞士SULZER、德國LTI MOTION、德國ZEITLOS和日本NSK等公司均有磁懸浮軸承產(chǎn)品在不同領(lǐng)域得到應(yīng)用。國內(nèi)雖然起步較晚，發(fā)展至今也取得了一些達到國際先進水平的研究成果，并涌現(xiàn)出了一批具有市場里的磁懸浮軸承制造企業(yè)。

圖1 SKF公司S2M磁懸浮軸承Fig.1 S2M Magnetic bearing of SKF

國際磁懸浮軸承技術(shù)會議（ISMB）自1988年開始每兩年舉辦一次，該會議是磁懸浮領(lǐng)域頂級學(xué)術(shù)會議。2010年第十二屆會議首次在中國武漢召開，極大促進了中國磁懸浮軸承事業(yè)的發(fā)展。2018年第十六屆會議再次在中國召開，地點為北京。中國磁懸浮軸承學(xué)術(shù)會議（CSMB）于2005年在北京順利召開首次會議，同年還成立全國磁懸浮專業(yè)委員會，匯聚了國內(nèi)知名高校和研究機構(gòu)的磁懸浮專家，是中國磁懸浮領(lǐng)域最有權(quán)威性以及最具影響力的官方組織。

2 磁懸浮軸承的應(yīng)用

2.1 磁懸浮軸承在集成式壓縮機領(lǐng)域的應(yīng)用

集成式壓縮機將高速電機與壓縮機合二為一，同時采用磁懸浮軸承配置[5-6]。集成式壓縮機具有結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)緊湊，效率高和污染低等特點，逐漸應(yīng)用于陸地、海底天然氣管道和地下儲氣庫等，且正在向煉油、石化等領(lǐng)域拓展[7-8]。

德國MAN Diesel&Turbo公司開發(fā)了全球第一款集成式管線壓縮機MOPICO，在MOPICO基礎(chǔ)上又開發(fā)出應(yīng)用范圍更廣的HOFIM型集成式壓縮機，這兩款機型的功率范圍為3MW到18MW。美國GE公司研制的集成式壓縮機最大功率為15MW，隨后開發(fā)出的專門用于海底壓縮領(lǐng)域的Blue-C深水壓縮機功率為12.5MW，最高轉(zhuǎn)速可達11 000r/min。德國SIEMENS公司生產(chǎn)STC-ECO（LP）、STC-ECO（HP）兩種集成式壓縮機組。其中LP型功率可達10MW，HP型功率可到20MW。美國Dresser-Rand公司開發(fā)的DATUM C型集成式壓縮機，最大轉(zhuǎn)速可達16 000r/min。在此基礎(chǔ)上開發(fā)的DATUM ICS不僅包括DATUM型壓縮機，還在機殼內(nèi)集成了離心氣/液分離裝置，尤其適合在海底應(yīng)用。

圖2 MAN Diesel&Turbo公司HOFIM壓縮機Fig.2 HOFIM compressor of MAN Diesel&Turbo

圖3 GE公司集成式壓縮機ICLFig.3 Integrated Compressor Line of GE

沈陽鼓風(fēng)機集團與國際磁懸浮軸承廠家合作研制天然氣管線用集成式壓縮機。上海電氣集團正在研制超高速異步電動機，用于功率18MW，轉(zhuǎn)速6 500r/min的集成式壓縮機[9]。目前，集成式壓縮機的國產(chǎn)化研制正處于起步階段。

2.2 磁懸浮軸承在高速鼓風(fēng)機領(lǐng)域的應(yīng)用

磁懸浮離心式鼓風(fēng)機是將磁懸浮軸承技術(shù)和高速電機技術(shù)融入傳統(tǒng)風(fēng)機而形成的一種高效、環(huán)保、節(jié)能的新型鼓風(fēng)機。在可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排的推動下，磁懸浮高速鼓風(fēng)機逐漸應(yīng)用于污水處理、火力發(fā)電、鋼鐵冶金、造紙印染、石油化工、食品醫(yī)藥等行業(yè)[10-11]。

瑞士SULZER的ABS HST高速磁懸浮鼓風(fēng)機從1996年進入市場，發(fā)展到現(xiàn)在已有超過3000臺設(shè)備在世界各地運行。瑞典的Atlas Copco集團的ZB VSD+離心式磁懸浮鼓風(fēng)機功率可達250kW，已經(jīng)成功應(yīng)用于食品生產(chǎn)和火力發(fā)電煙氣脫硫。

圖4 SULZER公司ABS HST高速磁懸浮鼓風(fēng)機Fig.4 ABS HST turbocompressor of SULZER

國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的磁懸浮產(chǎn)品其風(fēng)機的功率等級大多在75～300kW之間。從發(fā)展趨勢來看，未來國內(nèi)會研發(fā)功率在500～800kW的磁懸浮鼓風(fēng)機。具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的磁懸浮風(fēng)機已經(jīng)嶄露頭角，下一步將繼續(xù)擴大市場占有率，提高產(chǎn)品的國際競爭力。

3 磁懸浮軸承研究現(xiàn)狀

為了使磁懸浮軸承系統(tǒng)具備更好的魯棒性、更高的智能化水平、更低的損耗和更強的抗沖擊能力，近十年國內(nèi)外研究學(xué)者在以下幾個方面進行了重點研究：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、控制系統(tǒng)升級、不平衡控制、喘振控制、跌落保護和自檢測等。

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化

磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮磁極尺寸、氣隙大小、線圈匝數(shù)、線圈電流等參數(shù)對磁感應(yīng)強度分布和電磁力的影響，最大程度地提高磁懸浮軸承的承載能力并減少運行損耗。

王曉遠[12]將果蠅優(yōu)化算法引進到磁懸浮軸承的優(yōu)化設(shè)計中，以尺寸參數(shù)為優(yōu)化變量，以承載力、體積和軸向長度為優(yōu)化目標，進行多目標優(yōu)化。優(yōu)化后的磁懸浮軸承在承載力得到提高的同時，結(jié)構(gòu)尺寸也有很大程度的減小。Wan[13]采用多目標遺傳算法開展設(shè)計優(yōu)化，得到質(zhì)量低、功率損耗少、承載力最高、且能滿足ISO標準非線性振動要求的磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)。周瑾[14]使用優(yōu)化集成平臺Isight集成UG和ANSYS，以電磁力最大為目標，對磁懸浮軸承進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在同等工況下優(yōu)化后的磁懸浮軸承能耗和損耗大大降低，同時設(shè)計效率也得到了提高。Le[15]提出了一種以諧振頻率下的阻尼系數(shù)為目標函數(shù)，同時考慮軸承本身、轉(zhuǎn)子動力學(xué)、控制器特性以及功率放大器的磁懸浮軸承優(yōu)化設(shè)計方法，此方法適用于高速柔性轉(zhuǎn)子。

永磁偏置磁懸浮軸承（又稱混合磁軸承）利用永磁體產(chǎn)生的磁場代替電磁鐵中偏置電流產(chǎn)生的磁場，兼顧了主動磁懸浮軸承動態(tài)性能好和被動磁懸浮軸承體積小、無功耗的特點，得到研究者廣泛的關(guān)注。Sun[16]設(shè)計的永磁偏置磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)，電磁回路在X和Y方向互相獨立，提升了磁懸浮軸承的承載力以及控制精度。紀歷和徐龍祥等[17]研究得到六極異極永磁偏置磁懸浮軸承與傳統(tǒng)八極主動磁懸浮軸承相比，在永磁體等效勵磁電流等于偏置電流的情況下，位移－力系數(shù)較大、電流－力系數(shù)較小。Okada[18]通過仿真分析與試驗研究得到，六極永磁偏置磁懸浮軸承相比主動磁懸浮軸承的懸浮穩(wěn)定性好、控制性能更佳、可以提供更準確的轉(zhuǎn)矩。吳華春[19]采用等效磁路法設(shè)計了同極永磁偏置磁懸浮軸承，該軸承應(yīng)用于軸流式磁懸浮血泵，降低了軸流式磁懸浮血泵的體積和功耗。Filatov[20]和Hawkins[21]設(shè)計的永磁偏置磁懸浮軸承，還將軸向磁軸承和徑向磁軸承聯(lián)合，并通過對比同一壓縮機用不同磁軸承得到，軸向/徑向聯(lián)合永磁偏置磁懸浮軸承具有更短的軸向長度、更少的零件數(shù)、更低的氣動阻力、更低的負剛度以及更低的造價等特點。

圖5 永磁偏置磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)示意圖[17]Fig.5 Permanent magnet biased magnetic bearing[17]

3.2 控制系統(tǒng)研究

磁懸浮軸承系統(tǒng)的控制系統(tǒng)需要解決磁懸浮軸承本身的開環(huán)不穩(wěn)定性、懸浮力非線性、磁路耦合性等問題，還要滿足高轉(zhuǎn)速下對響應(yīng)的快速性要求，因此磁懸浮軸承控制系統(tǒng)不斷向數(shù)字化、智能化和集成化發(fā)展。

PID控制算法實現(xiàn)簡單、適用性強且技術(shù)成熟，在磁懸浮軸承控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。但PID控制器存在穩(wěn)定域較窄、抗干擾能力差的問題，為了使PID控制器具有更好的控制效果，研究人員設(shè)計了模態(tài)解耦PID[22]、狀態(tài)反饋 PID[23]、模糊 PID[24]、滑膜 PID[25]、分數(shù)階PID[26]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)PID[27]等改進的PID算法。

隨著轉(zhuǎn)子的漸柔化，外界干擾等不確定因素對系統(tǒng)的影響會顯著增加，基于現(xiàn)代控制理論的控制算法可以提高系統(tǒng)的動態(tài)范圍和抗干擾能力，得到更好的控制效果。Su[28]針對柔性轉(zhuǎn)子-磁懸浮軸承系統(tǒng)，采用LQR控制方法，克服轉(zhuǎn)子動態(tài)性能隨轉(zhuǎn)速變化的問題，構(gòu)建實時系統(tǒng)并基于非平衡響應(yīng)分析的轉(zhuǎn)子動態(tài)特性。Hutterer[29]設(shè)計了基于LQG控制和時變反饋路徑結(jié)合的控制器，使得磁懸浮軸承系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速不敏感，解決了隨轉(zhuǎn)速變化的陀螺效應(yīng)帶來的耦合問題。Core[30]設(shè)計了H∞控制器，克服磁懸浮軸承系統(tǒng)的非線性問題，并通過與傳統(tǒng)控制器的對比試驗，驗證了H∞控制方法在高轉(zhuǎn)速時對轉(zhuǎn)子振動抑制的優(yōu)越性。Di[31]為高速集成式電機/壓縮機用磁懸浮軸承設(shè)計了μ-綜合控制器，設(shè)計時考慮了系統(tǒng)共振頻率的變化和陀螺效應(yīng)等不確定性，實現(xiàn)強控制性能，使系統(tǒng)達到要求的性能和穩(wěn)定余量。Chen[32]使用非奇異終端滑?？刂葡到y(tǒng)，獲得了非線性軸向磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子位置的有限時間跟蹤，并提高了系統(tǒng)的收斂速度和控制精度。Nguyen[33]設(shè)計了智能模糊控制器，解決磁懸浮軸承系統(tǒng)的非線性問題，降低了由轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速和不平衡引起的振動。Zhao[34]提出了一種基于離散時間約束模型預(yù)測控制算法的控制器，對保持系統(tǒng)穩(wěn)定性有很好的效果。此外，當輸入約束固定時，可以通過減小輸出約束來抑制高速轉(zhuǎn)子的振動幅值。榮海[35]采用零偏置電流控制策略來降低磁軸承的功耗，并結(jié)合多頻率陷波器來抑制動不平衡力等造成的轉(zhuǎn)子同頻和倍頻振動。

數(shù)字控制器靈活性好、運算速度快、易于實現(xiàn)復(fù)雜的算法，滿足磁懸浮軸承領(lǐng)域發(fā)展的要求。隨著高性能數(shù)字信號處理器（DSP）和現(xiàn)場可編程門列陣（FPGA）的出現(xiàn)，基于DSP[36]或FPGA[37]甚至兩者結(jié)合使用[38]的數(shù)字控制器在磁懸浮軸承領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

3.3 不平衡振動控制

磁懸浮軸承具有剛度和阻尼的可調(diào)、可主動控制的優(yōu)點，能有效解決由不平衡擾動給高速運行的磁懸浮轉(zhuǎn)子帶來的振動問題。利用先進的主動控制方法和理論提升磁懸浮轉(zhuǎn)子振動抑制的效果是近來研究的熱點。

磁懸浮軸承系統(tǒng)通過不平衡補償和自動平衡的方法實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子不平衡振動的主動控制。Chen[39]提出一種基于徑向位移信號用于頻率估計的新型自適應(yīng)陷波濾波器，實現(xiàn)同步電流的消除和殘余不平衡振動力的抑制。Jiang[40]通過識別不平衡質(zhì)量，生成控制信號實現(xiàn)不平衡補償，該識別方法不受轉(zhuǎn)速的影響，控制效果穩(wěn)定，適用于變轉(zhuǎn)速運行條件下的振動抑制。Ouyang[41]采用交叉反饋與滑膜控制結(jié)合的方法，解決磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)高速運行時的陀螺力矩耦合和不平衡干擾產(chǎn)生的振動問題，獲得與傳統(tǒng)控制方法相比更好的魯棒性能和調(diào)節(jié)性能。宋騰[42]設(shè)計了變極性LMS反饋補償控制策略，通過大幅增加系統(tǒng)對位移信號中轉(zhuǎn)速同頻分量的廣義動剛度，對位移信號中的同頻分量進行抑制，保證了系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定并實現(xiàn)全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最小位移控制。Yoon[43]研究了有輸入時滯的不平衡補償問題，提出了一種基于等效輸出調(diào)節(jié)器的解決方法，降低了轉(zhuǎn)子的同步振動，減少了磁懸浮軸承系統(tǒng)的控制輸入電流。蒲芃成[44]提出一種基于力自由不平衡控制，通過測量轉(zhuǎn)子同頻位移響應(yīng)計算出轉(zhuǎn)子的校正質(zhì)量，實現(xiàn)高精度、高效率的轉(zhuǎn)子在線動平衡的方法。岳彩培[45]對磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子進行振動姿態(tài)解耦，結(jié)合迭代搜尋最優(yōu)參數(shù)的方式產(chǎn)生精確的補償信號，抵消不平衡力和不平衡力偶對轉(zhuǎn)子的影響，使轉(zhuǎn)子的不平衡振動得到有效抑制。

3.4 喘振主動控制

使用磁懸浮軸承對磁懸浮壓縮機進行喘振主動控制，相比于傳統(tǒng)的喘振避免的方法，更方便可靠、響應(yīng)更快、功率損失更小。這種方法能有效擴大磁懸浮壓縮機的穩(wěn)定運行區(qū)域，提高其安全穩(wěn)定性。

Yoon和Allaire等[46-48]研究了通過磁懸浮推力軸承改變壓縮機葉尖間隙并補償流動擾動從而實現(xiàn)喘振控制。通過試驗對比不同方法估計質(zhì)量流量對喘振控制效果的影響，最佳的控制性能下能夠?qū)嚎s機穩(wěn)定流量范圍擴展21%。在此控制方法下允許壓縮機在峰值壓力/效率點運行，同時保持良好的喘振裕度。唐茂[49]使用H∞控制，滿足了喘振控制時磁懸浮軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的位置跟蹤性能以及懸浮的穩(wěn)定性。崔恒斌[50]設(shè)計了V-Gap度量H∞控制器，并通過對喘振控制和磁懸浮推力軸承聯(lián)合仿真，分析不同節(jié)流閥開度下轉(zhuǎn)速及干擾等因素對磁懸浮推力軸承喘振控制性能的影響。Anantachaisilp[51]在Yoon研究的基礎(chǔ)上，將不同控制器應(yīng)用于磁懸浮壓縮機的喘振控制，試驗結(jié)果表明分數(shù)階PID控制器和H∞控制器可以將壓縮機穩(wěn)定流量范圍進一步擴展。

3.5 輔助軸承研究

輔助軸承，又稱為保護軸承或備用軸承。在磁懸浮軸承失效或承載能力不足時，輔助軸承為高速轉(zhuǎn)子提供支撐，防止轉(zhuǎn)子與定子放生碰撞，避免系統(tǒng)的損壞。解決高速轉(zhuǎn)子跌落給保護軸承帶來振動與沖擊的問題、設(shè)計更高可靠性的輔助軸承對提升磁懸浮軸承系統(tǒng)的安全可靠性具有重要意義。

在輔助軸承系統(tǒng)中集成彈性阻尼器，能有效地耗散掉轉(zhuǎn)子跌落后的沖擊能量，降低轉(zhuǎn)子跌落所帶來的沖擊和振動，受到國內(nèi)外研究者的重點關(guān)注。Cao和Allaire等[52]使用波形彈簧和阻尼環(huán)作為阻尼器安裝在保護軸承的外圈與軸承座之間，顯著減小輔助軸承內(nèi)圈所受的沖擊力。金超武[53]設(shè)計了一種安裝在轉(zhuǎn)子上的彈性減震器，該減震器以過盈的方式安裝在轉(zhuǎn)子上，隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。通過這種減震器，可以及時避免保護軸承受到振動與沖擊?？凋擺54]研究了立式磁軸承磁懸浮轉(zhuǎn)子用的軸向彈性阻尼器，通過阻尼器的壓縮變形以及剪切變形儲存沖擊能量以及減少沖擊所產(chǎn)生的振動從而將尖銳的沖擊波以較緩和的形式作用在設(shè)備上以達到對輔助軸承以及系統(tǒng)的保護作用。

新型輔助軸承的研究也越來越多的出現(xiàn)。Xia[55]使用四角接觸球軸承作為磁懸浮軸承系統(tǒng)的保護軸承，與傳統(tǒng)的角接觸軸承相比具有更小的接觸變形、更強的承載力和更高的極限轉(zhuǎn)速，并且節(jié)省空間和重量。朱益利[56]提出一種雙層滾動軸承作為保護軸承，通過組合兩個大小不同的滾動軸承以及中間轉(zhuǎn)接環(huán)組合成一個雙層滾動軸承，提高了滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速、降低了阻尼，具有較小的剛度和較低的應(yīng)力集中。通過跌落試驗表明雙層軸承具有更長的使用壽命。俞成濤[57]設(shè)計了一種自消除間隙保護軸承，將滾動軸承以過盈配合的方式安裝于轉(zhuǎn)子上，機構(gòu)中一系列支座均布于滾動軸承外圈的外圍。這些機構(gòu)能在轉(zhuǎn)子跌落后，消除轉(zhuǎn)子與滾動軸承之間的間隙，避免了在傳統(tǒng)保護軸承使用過程中所出現(xiàn)的轉(zhuǎn)子與內(nèi)圈之間的劇烈碰撞以及可能出現(xiàn)的大幅渦動現(xiàn)象。Song[58]設(shè)計了徑向和軸向集成輔助軸承，并將輔助軸承段的轉(zhuǎn)子設(shè)計成了圓錐形，同時在一端配備額外的電機帶動旋進盤。當轉(zhuǎn)子跌落，電機帶動旋進盤前進，使得集成輔助軸承接近轉(zhuǎn)子，同時消除轉(zhuǎn)子和滾動軸承的徑向和軸向間隙。

3.6 自檢測磁懸浮軸承的研究

為解決磁懸浮軸承用位移傳感器成本高、尺寸受限制的問題，自檢測（無傳感）磁懸浮軸承研究應(yīng)運而生。自檢測磁懸浮軸承通過測量電氣回路內(nèi)部信號或者依賴精確模型的狀態(tài)觀測法，間接地獲取轉(zhuǎn)子的位置信息，取代專門的位置傳感器，減小系統(tǒng)能耗和成本，提高系統(tǒng)可靠性。

圖6 自消除間隙保護軸承結(jié)構(gòu)[57]Fig.6 Auto-eliminating Clearance Auxiliary Bearing[57]

圖7 徑向和軸向集成輔助軸承[58]Fig.7 Radial and Axial Integrated Auxiliary Bearing[58]

Chen[59]基于磁懸浮軸承的狀態(tài)空間模型，設(shè)計了光滑電壓控制器和轉(zhuǎn)子位移的狀態(tài)觀測器，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子位移的自檢測。Hofer[60]采用基于電壓脈沖注入的電感測量方法、Jiang[61]使用差動變壓器法，實現(xiàn)對永磁偏置磁懸浮軸承的無位移傳感器的控制。Niemann[62]根據(jù)開關(guān)功率放大器電流紋波特性，通過直接測量電流提取轉(zhuǎn)子位移信息，不需要注入額外的高頻信號。Franz[63]提出一種考慮了渦流影響的基于最小二乘識別的磁懸浮軸承自檢測策略。于潔和祝長生在電流紋波特性法基礎(chǔ)上，采用希爾伯特變換[64]和小波變換[65]使得電流紋波特性法具有更高的精度和更小的相位滯后。You[66]使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對自檢測磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子位移進行估計，可以有效解決系統(tǒng)的非線性效應(yīng)。Yu[67-68]在頻域范圍內(nèi)建立了精確的自檢測分析模型，并對可能存在的估計誤差源進行了評估，提升了自檢測磁懸浮軸承的估計精度、魯棒性和動態(tài)性能。

4 結(jié)論

磁懸浮軸承技術(shù)在壓縮機和風(fēng)機領(lǐng)域的成功應(yīng)用顯現(xiàn)了其相對傳統(tǒng)軸承的獨特優(yōu)勢。先進材料的不斷出現(xiàn)、制造工藝技術(shù)的進步、控制理論與智能信息技術(shù)的發(fā)展，未來磁懸浮軸承將具備更好的魯棒性、更高的智能化水平、更低的損耗、更強的抗沖擊與抗跌落能力。隨著磁懸浮軸承技術(shù)的提升、成本的降低，以及當今環(huán)保意識的加強，主動磁懸浮軸承有望在天然氣長輸管道壓縮機、高速儲能飛輪、污水處理配套高速鼓風(fēng)機、MVR蒸汽壓縮機和余熱發(fā)電ORC裝置膨脹機等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。