超聲懸浮軸承系統振幅衰減自抗擾控制

宋昀光，孫曉東，范尊強，田豐君，石要武

(吉林大學a.通信工程學院;b.機械科學與工程學院，長春130022)

0 引 言

隨著超聲懸浮技術的不斷發展，在機械領域中，超聲懸浮軸承與傳統軸承和氣體軸承、磁懸浮軸承等新型軸承相比具有精密支撐定位、低摩擦，無油潤滑等特點，為軸承事業的發展提供了新的方向［1］。在超聲懸浮軸承研究過程中，人們發現，懸浮軸承系統在工作過程中，其核心器件——壓電換能器，因工況和載荷的變化，能使產生的振幅發生衰減。振幅的衰減將影響超聲懸浮軸承系統的正常工作，降低軸系轉速的穩定性，直接影響整個機械設備的工作狀態［2］。因而，為使超聲懸浮軸承系統穩定運行，對壓電換能器所產生振幅的控制顯得極為重要。

針對壓電換能器工作過程中振幅發生衰減的問題，李旭［2］研究認為，主要是由于換能器工作一段時間后的發熱以及系統載荷的變化，使換能器的諧振頻率發生變化，但給換能器提供電壓的超聲波發生器的輸出頻率并沒有變化。由于兩者頻率的不同，導致系統失諧，進而出現壓電換能器產生的振幅發生衰減現象。同時，在兩者頻率相同的情況下，壓電換能器受到外界環境的干擾，即工況發生變化時，產生的振幅仍然會衰減［2］。

通過對振幅衰減原因的分析可知，要實現對超聲懸浮軸承系統振幅衰減的穩定控制，應從兩方面考慮:1)在工作過程中，保證超聲波發生器的輸出頻率與壓電換能器的諧振頻率相同;2)在滿足上述條件的情況下，調節超聲波發生器輸出電壓的幅值［3－5］。……