五自由度磁悬浮轴承转子不平衡振动抑制破局：不平衡前馈补偿+自抗扰控制实战解析
磁悬浮轴承凭借无接触、无磨损、高转速等革命性优势，已成为高端旋转机械的核心支撑技术。然而，转子固有的质量不平衡问题，始终是激发有害同步振动、威胁系统稳定运行的关键诱因。尤其是在五自由度磁悬浮轴承系统中（需主动控制转子的径向x、y平动，轴向z平动，以及绕x轴的偏航、绕y轴的俯仰两个转动自由度，绕z轴的滚动自由度通常被动稳定），不平衡引发的多自由度强耦合振动控制难度陡增。本文将深入剖析一种融合不平衡前馈补偿与自抗扰控制的先进策略，为这一工程难题提供高效解决方案。
一、 转子不平衡：五自由度磁悬浮控制的阿喀琉斯之踵
转子因材料不均、加工装配误差等形成的质量偏心，在高速旋转时产生周期性离心力。在磁悬浮系统中，这一不平衡力/力矩会：
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激励同步振动：频率与转速严格同步，幅值随转速平方增长。
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挑战控制器带宽：为抑制高频振动需高增益，但易损害稳定性。
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导致控制电流饱和：控制器为抵抗不平衡力需输出大电流，增加功耗与发热。
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引发多自由度强耦合：一个自由度上的不平衡振动会通过交叉刚度/阻尼耦合影响其他自由度，尤其在五自由度系统中更为复杂。
传统PID控制虽结构简单，但在应对高速强扰动时存在带宽受限、抗扰性不足、参数鲁棒性差等固有缺陷，难以满足五自由度系统的高性能振动抑制需求。
二、 破局之道：前馈补偿与自抗扰的融合控制
针对上述挑战，我们提出一种分层协同控制架构：
核心思想：
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前馈补偿（FFC）：精准“预测”并抵消已知转速下的不平衡激振力，从源头削弱振动激励。