有源静电轴承起支过程的非线性控制

静电球轴承起支过程中,双边支承下的非线性与轴间耦合较强,必须配置支承垫才能实现任意姿态起支。为了解决静电球轴承无支承垫时的任意姿态起支问题,研究了基于无预载电压偏置的单边支承控制方法。根据非线性的静电力模型,应用反馈线性化方法构造出非线性控制器,使得系统在大范围内精确线性化,然后应用线性系统理论进行设计。实验结果表明,结合单边支承方案与非线性控制方法能够实现静电轴承在任意姿态下的平稳起支,无需配置支承垫,大大简化了对支承电极的工艺要求。     

转子在静电支承系统中的转速衰减特性

高真空静电支承式旋转系统中,偏心转子在磁场和静电力矩作用下,产生转速衰减,从而降低了系统精度。该文建立了静电力矩的数学模型,确定了支承系统频率特性与静电力矩大小之间的关系。在此基础上设计了含陷波滤波器、带宽相对较低的支承系统,以改善其局部频率特性,消除静电力矩引起的转速衰减。实验给出了常规和改进支承系统的转速测量结果,并进行了比较,从中分离出静电力矩的大小。结果表明,通过改变支承控制系统局部频率特性,可以消除静电降速力矩,最终提高了转子转速的长期稳定性。