李冰林， 曾励， 张鹏铭， 竺志大

(1.南京林业大学 汽车与交通工程学院，南京 210037；2. 扬州大学 机械工程学院，江苏 扬州 225009；3.浙江精功科技股份有限公司，浙江 绍兴 312030)

0 引 言

气流纺中，纺杯的转速与纺纱的效率和质量戚戚相关，转速越高，生产效率越高。抽气式转杯转速可达13万～15万r/min。采用磁悬浮轴承技术的新型高速纺杯，可以大大减小功耗，降低噪声，与传统的机械轴承相比，具有明显的优势[1]。在开发这种高速转杯纺纱机时，应解决磁轴承的控制稳定性问题。

根据转子动力学理论，五自由度的磁悬浮轴承，轴向和径向之间的耦合作用小，可忽略，对轴向单独进行控制即可，于径向而言，4个自由度之间存在着非线性、强耦合，需对其进行解耦才能获得较好的控制性能[2]。文献[3-4]采用的方法是对系统进行强制解耦，然后再采用分散的独立控制，这种解耦控制方法会使系统模型产生一定的误差，同时会忽略转子高速时产生的陀螺效应，这样的控制方法往往难以满足需求，特别是在纺纱转杯的高速控制应用上。一种传统的方法是通过设计解耦补偿器，使其与磁悬浮对象模型组成的广义矩阵，再使其对角化，从而使耦合的系统解耦[5]。文献[6-7]采用前馈解耦内模控制的方法，实现径向偏转解耦控制。郑世强[8]等采用交叉反馈的相位裕度跟踪补偿控制的方法，实现全转速范围内的章动模态稳定性控制。以上这些解耦方法对控制对象的数学模型要求很高，当系统控制过程中包含很多非线性、时变的多变量后，很难满足控制需求。……