CN112327957B - 转子低频振动多阶线谱的控制方法及装置 - Google Patents

转子低频振动多阶线谱的控制方法及装置 Download PDF

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CN112327957B CN202011017217.5A CN202011017217A CN112327957B CN 112327957 B CN112327957 B CN 112327957B CN 202011017217 A CN202011017217 A CN 202011017217A CN 112327957 B CN112327957 B CN 112327957B
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D19/00—Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase

Abstract

本发明公开了一种转子低频振动多阶线谱的控制方法及装置。所述方法包括：采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号；初始振动信号为转速信号/键相信号；以初始振动信号的上升沿为基准，对振动测点的振动信号进行同步整周期重采样，获取对应的多个初始振动幅值和初始振动相位；对旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，获取振动测点对应的多个振动幅值和相对应的多个振动相位；根据多个振动幅值和相应的多个振动相位，生成振动影响系数矩阵；基于振动影响系数矩阵、初始振动幅值和初始振动相位，生成低频线谱的激振力，向转子上的振动测点处施加低频线谱的激振力。本发明可以达到控制转子低频多阶线谱振动的目的。

Description

转子低频振动多阶线谱的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及高速旋转机械振动控制领域，特别是一种转子低频振动多阶线谱的控制方法及装置。
背景技术
旋转机械，如蒸汽轮机、燃气轮机、航空发动机、高速泵、电机等，是工业生产中的重要设备，振动大小一直是衡量这些设备工作状态优劣的重要指标，降低旋。在振动信号中，低倍频线频率成分较多，除了含有一倍频频率振动成分外，还包含二倍频、三倍频、四倍频甚至更高倍频的频率振动成分，这些低频、高幅值的振动线谱是影响设备安全性的主要振源，也是振动控制中的难题。
在旋转机械低倍频振动线谱中，除了一倍频线谱可以通过转子静/动平衡方法得到控制外，其它倍频线谱很难控制。采用主动吸振的方法，由于吸振器功耗高、重量及尺寸大、可靠性低，在工程中很难长期应用。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种转子低频振动多阶线谱的控制方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种转子低频振动多阶线谱的控制方法，包括：
采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号；所述初始振动信号为转速信号/键相信号；
以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点的位置处的振动信号进行同步整周期重采样，获取所述振动测点对应的多个初始振动幅值和初始振动相位；
对所述旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，并获取所述振动测点对应的多个振动幅值和相对应的多个振动相位；
根据所述多个振动幅值和所述多个振动相位，生成振动影响系数矩阵；
基于所述振动影响系数矩阵、所述初始振动幅值和所述初始振动相位，生成低频线谱的激振力，并向转子上的所述振动测点处施加所述低频线谱的激振力。
可选地，所述采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号，包括：
在所述旋转机械上设置振动传感器、转速/键相传感器；
标记所述旋转机械上的振动测点；
基于所述振动传感器传感器、所述转速/键相传感器采集所述振动测点所处位置处的初始振动信号。
可选地，所述以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点的位置处的振动信号进行同步整周期重采样，获取所述振动测点对应的多个初始振动幅值和初始振动相位，包括：
以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点处的振动信号进行重采样，获取所述振动测点处的同步、整周期的重采样振动信号；
对所述重采样振动信号进行傅里叶变换处理，得到各个频率下的振动幅值的实部和虚部；
根据所述实部和所述虚部，计算得到多个所述初始振动幅值和所述初始振动相位。
可选地，所述根据所述实部和所述虚部，计算得到多个所述初始振动幅值和所述初始振动相位，包括：
通过下述公式计算得到所述初始振动幅值和所述初始振动相位，
Figure BDA0002699453560000021
Figure BDA0002699453560000022
上述公式(1)和(2)中，Rmp(ωj)为实部，Imp(ωj)为虚部，
Figure BDA0002699453560000031
为初始振动幅值，
Figure BDA0002699453560000032
为初始振动相位。
可选地，所述对所述旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，并获取所述振动测点对应的多个振动幅值和相对应的多个振动相位，包括：
对施加所述初始激振力后的振动信号进行同步整周期重采样，得到重采样后的振动信号；
对所述重采样后的振动信号进行傅里叶变换处理，得到所述初始激振力对应的振动幅值的目标实部和目标虚部；
根据所述目标实部和所述目标虚部，计算得到所述振动测点对应的多个振动幅值和多个振动相位。
可选地，所述根据所述多个振动幅值和所述多个振动相位，生成振动影响系数矩阵，包括：
根据所述多个振动幅值、所述多个振动相位以及多个所述初始激振力，计算得到所述振动影响系数矩阵。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种转子低频振动多阶线谱的控制装置，包括：
初始振动信号采集模块，用于采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号；所述初始振动信号为转速信号/键相信号；
初始幅值相位获取模块，用于以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点的位置处的振动信号进行同步整周期重采样，获取所述振动测点对应的多个初始振动幅值和初始振动相位；
振动幅值相位获取模块，用于对所述旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，并获取所述振动测点对应的多个振动幅值和相对应的多个振动相位；
振动系数矩阵生成模块，用于根据所述多个振动幅值和所述多个振动相位，生成振动影响系数矩阵；
低频激振力生成模块，用于基于所述振动影响系数矩阵、所述初始振动幅值和所述初始振动相位，生成低频线谱的激振力，并向转子上的所述振动测点处施加所述低频线谱的激振力。
可选地，所述初始振动信号采集模块包括：
传感器设置单元，用于在所述旋转机械上设置振动传感器、转速/键相传感器；
振动测点标记单元，用于标记所述旋转机械上的振动测点；
初始信号采集单元，用于基于所述振动传感器传感器、所述转速/键相传感器采集所述振动测点所处位置处的初始振动信号。
可选地，所述初始幅值相位获取模块包括：
重采样信号获取单元，用于以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点处的振动信号进行重采样，获取所述振动测点处的同步、整周期的重采样振动信号；
实部虚部获取单元，用于对所述重采样振动信号进行傅里叶变换处理，得到各个频率下的振动幅值的实部和虚部；
初始幅值相位计算单元，用于根据所述实部和所述虚部，计算得到多个所述初始振动幅值和所述初始振动相位。
可选地，所述初始幅值相位计算单元包括：
通过下述公式计算得到所述初始振动幅值和所述初始振动相位，
Figure BDA0002699453560000041
Figure BDA0002699453560000042
上述公式(1)和(2)中，Rmp(ωj)为实部，Imp(ωj)为虚部，
Figure BDA0002699453560000043
为初始振动幅值，
Figure BDA0002699453560000044
为初始振动相位。
可选地，所述振动幅值相位获取模块包括：
振动信号获取单元，用于对施加所述初始激振力后的振动信号进行同步整周期重采样，得到重采样后的振动信号；
目标实部虚部获取单元，用于对所述重采样后的振动信号进行傅里叶变换处理，得到所述初始激振力对应的振动幅值的目标实部和目标虚部；
振动幅值相位计算单元，用于根据所述目标实部和所述目标虚部，计算得到所述振动测点对应的多个振动幅值和多个振动相位。
可选地，所述振动系数矩阵生成模块包括：
振动系数矩阵计算单元，用于根据所述多个振动幅值、所述多个振动相位以及多个所述初始激振力，计算得到所述振动影响系数矩阵。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明实施例提供了一种转子低频振动多阶线谱的控制方法及装置，通过采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号，初始振动信号为转速信号/键相信号，以初始振动信号的上升沿为基准，对振动测点的位置处的振动信号进行同步整周期重采样，获取振动测点对应的多个初始振动幅值和初始振动相位，对旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，并获取振动测点对应的多个振动幅值和相对应的多个振动相位，根据多个振动幅值和多个振动相位，生成振动影响系数矩阵，基于振动影响系数矩阵、初始振动幅值和初始振动相位，生成低频线谱的激振力，并向转子傻瓜的振动测点处施加低频线谱的激振力。本发明实施例不仅能对转子一倍频振动进行控制，还能对二倍频、三倍频、四倍频等低频振动幅值进行控制。传统的机械式动控制方法，仅能对一倍频振动进行控制，不能对二倍频、三倍频、四倍频等其它倍频进行控制。通过测量和计算各阶振动的幅值和相位，可分别对各阶振动进行同步控制，能够大大降低旋转机械低频振动，提高设备安全性、可靠性和舒适性。可不停机在转子上施加不同幅值和相位的激振力，快速控制转子上的各阶低频振动。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种转子低频振动多阶线谱的控制方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的一种转子低频振动多阶线谱的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
参照图1，示出了本发明实施例提供的一种转子低频振动多阶线谱的控制方法的步骤流程图，如图1所示，该转子低频振动多阶线谱的控制方法具体可以包括如下步骤：
步骤101：采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号；所述初始振动信号为转速信号/键相信号。
在本发明实施例中，旋转机械可以为蒸汽轮机、燃气轮机、航空发动机、高速泵、电机等机械设备，具体地，可以根据实际情况而定，本实施例对此不加以限制。
振动测点是指预先在旋转机械上标记的需要进行振动信号测量的点。
初始振动信号是指采集的旋转机械上振动测点的位置处的振动信号，在本实施例中，初始振动信号可以为转速信号/键相信号。
在需要进行低频线谱的振动控制时，可以采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号，具体地，可以结合下述具体实现方式进行详细描述。
在本发明的一种具体实现方式中，上述步骤101可以包括：
子步骤A1：在所述旋转机械上设置振动传感器、转速/键相传感器；
子步骤A2：标记所述旋转机械上的振动测点；
子步骤A3：基于所述振动传感器传感器、所述转速/键相传感器采集所述振动测点所处位置处的初始振动信号。
在本发明实施例中，在旋转机械上布设振动传感器和转速/键相传感器，同步采集各个测点振动信号的时间序列Xmn(t)和键相信号的时间序列Yn(t)，m＝1,2,…,M,M是振动测点数，为正整数，n＝1,2,…,N，N是采样点数，为正整数。
可以理解地，振动测点可以为一个测点，也可以为多个测点，具体地，可以根据业务需求而定，本实施例对此不加以限制。
在采集到初始振动信号之后，执行步骤102。
步骤102：以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点的位置处的振动信号进行同步整周期重采样，获取所述振动测点对应的多个初始振动幅值和初始振动相位。
在采集到初始振动信号之后，可以以初始振动信号的上升沿为基准，对振动测点的位置处的振动信号进行同步整周期重采样，以获取振动测点对应的多个初始振动幅值和初始振动相位，具体地，可以结合下述具体实现方式进行详细描述。
在本发明的另一种具体实现方式中，上述步骤102可以包括：
子步骤B1：以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点处的振动信号进行重采样，获取所述振动测点处的同步、整周期的重采样振动信号；
子步骤B2：对所述重采样振动信号进行傅里叶变换处理，得到各个频率下的振动幅值的实部和虚部；
子步骤B3：根据所述实部和所述虚部，计算得到多个所述初始振动幅值和所述初始振动相位。
在本发明实施例中，采用重采样技术，以上述步骤采集得到的转速/键相信号(即初始振动信号)上升沿为基准，对上述步骤采集得到的原始振动信号进行同步整周期重采样，具体包括如下步骤：以键相信号上升沿为基准，对各个振动测点测量得到的振动信号进行重采样，得到重采样后的同步、整周期的振动信号Zmp(t)，m＝1,2,…,M,M是振动测点数，为正整数，p＝1,2,…,P，P是重采样后点数，为正整数。
采用傅里叶变换方法，对上述步骤得到的同步整周期振动信号(初始振动幅值和初始振动相位)进行傅里叶变换，给出各个频率下的振动幅值实部和虚部，求解各个测点需要控制的各阶原始振动低频振动线谱的幅值和相位，具体包括如下步骤：
分别对各个同步整周期处理后的振动信号进行快速傅里叶变换(FFT),得到各个信号Zmp(t)傅里叶变换后的不同频率下振动幅值的实部Rmp(ω)和虚部Imp(ω)；
选取需要控制的任意一阶j线谱频率在任意测点m处，对应的实部Rmp(ωj)和虚部Imp(ωj)，j＝1,2,...,J，J需要控制的线谱数，计算m测点的第j阶线谱的原始振动幅值
Figure BDA0002699453560000081
和相位
Figure BDA0002699453560000082
具体通过如下公式进行：
Figure BDA0002699453560000083
Figure BDA0002699453560000084
得到各测点第j阶原始振动向量为：
Figure BDA0002699453560000085
m测点数，其中，任意测点m的第j阶原始振动，可通过如下公式表示：
Figure BDA0002699453560000086
在获取振动测点对应的初始振动幅值和初始振动相位之后，执行步骤103。
步骤103：对所述旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，并获取所述振动测点对应的多个振动幅值和相对应的多个振动相位。
此时，可以对旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，并获取振动测点对应的多个振动幅值和与多个振动幅值对应的多个振动相位，具体地，可以结合下述具体实现方式进行详细描述。
在本发明的另一种具体实现方式中，上述步骤103可以包括：
子步骤C1：对施加所述初始激振力后的振动信号进行同步整周期重采样，得到重采样后的振动信号；
子步骤C2：对所述重采样后的振动信号进行傅里叶变换处理，得到所述初始激振力对应的振动幅值的目标实部和目标虚部；
子步骤C3：根据所述目标实部和所述目标虚部，计算得到所述振动测点对应的多个振动幅值和多个振动相位。
在本发明实施例中，在转子上施加需要控制的振动频率的已知激振力(给定其幅值和相位)，具体包括如下步骤：
1、根据测量得到的键相信号Yn(t)，在每个控制面k上，构造J个与键相信号同步的正弦信号，具体通过如下公式进行：
Figure BDA0002699453560000091
2、以键相点为基准，给定每个需要控制的J个线谱频率的信号的相位和信号的幅值，通过功率放大器将这些给定幅值和延迟时间的放大，并对转子进行激励。
进一步的，测量和计算施加该激振力后，不同振动测点各个需要控制的线谱的振动幅值和相位，具体包括如下步骤：
a)对施加激振力后测量得到的振动信号
Figure BDA0002699453560000092
进行同步整周期重采样，得到重采样后的信号
Figure BDA0002699453560000093
对信号进行快速傅里叶变换(FFT)，得到不同频率下施加激振力后的旋转机械振动幅值的实部
Figure BDA0002699453560000094
和虚部
Figure BDA0002699453560000095
b)计算在第k个激励面上加激励后，第m测点的第j阶线谱幅值
Figure BDA0002699453560000096
和相位
Figure BDA0002699453560000097
具体通过如下公式进行：
Figure BDA0002699453560000098
Figure BDA0002699453560000099
进一步的，重复上述步骤，经过在不同激励平面内多次施加已知激振力-测量施加激振力后的振动-对振动信号进行重采样及傅里叶变换-计算振动幅值和相位，具体包括如下步骤：
(1)在第1激励面上施加第j阶激励载荷(Q1)j，测量得到旋转机械各测点振动，经重采样和FFT变换的各测点第j阶振动向量为：
Figure BDA0002699453560000101
任意测点m在施加激励载荷(Q1)j后的第j阶振动，可通过如下公式表示：
Figure BDA0002699453560000102
(2)在第2激励面上施加第j阶激励载荷(Q2)j，测量得到旋转机械各测点振动，经重采样和FFT变换的各测点第j阶振动向量为：
Figure BDA0002699453560000103
任意测点m在施加激励载荷(Q2)j后的第j阶振动，可通过如下公式表示：
Figure BDA0002699453560000104
(3)以此类推...
在第k激励面上施加第j阶激励载荷(Qk)j，测量得到旋转机械各测点振动，经重采样并经过FFT变换的各测点第j阶振动向量为：
Figure BDA0002699453560000105
任意测点m在施加激励载荷(Qk)j后的第j阶振动，可通过如下公式表示：
Figure BDA0002699453560000106
在获取到振动测点的多个振动幅值和振动相位之后，执行步骤104。
步骤104：根据所述多个振动幅值和所述多个振动相位，生成振动影响系数矩阵。
在获取到振动测点的多个振动幅值和振动相位之后，可以结合多个振动幅值和多个振动相位生成振动影响系数矩阵，具体地，可以结合下述具体实现方式进行详细描述。
在本发明的另一种具体实现方式中，上述步骤104可以包括：
子步骤D1：根据所述多个振动幅值、所述多个振动相位以及多个所述初始激振力，计算得到所述振动影响系数矩阵。
在本发明实施例中，对上述步骤得到的各阶原始振动低频线谱的幅值和相位，施加的已知激振力，以及测量得到的施加该激振力后产生的各阶低频线谱振动进行分析计算，得到振动影响系数矩阵，具体地，可以通过如下公式计算：
Figure BDA0002699453560000111
在获取到振动影响系数矩阵之后，执行步骤105。
步骤105：基于所述振动影响系数矩阵、所述初始振动幅值和所述初始振动相位，生成低频线谱的激振力，并向转子上的所述振动测点处施加所述低频线谱的激振力。
在获取到振动影响系数矩阵之后，可以基于振动影响系数矩阵、初始振动幅值和初始振动相位生成低频线谱的激振力，并向振动测点施加低频线谱的激振力，具体地：根据上述步骤获得的振动影响系数矩阵及各阶原始振动线谱，给出能够同步控制各个低频线谱的激励力。
求解激励
Figure BDA0002699453560000112
具体通过如下公式进行：
Figure BDA0002699453560000113
据此可求出控制激励
Figure BDA0002699453560000114
本发明实施例提供的转子低频振动多阶线谱的控制方法，通过采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号，初始振动信号为转速信号/键相信号，以初始振动信号的上升沿为基准，对振动测点的位置处的振动信号进行同步整周期重采样，获取振动测点对应的初始振动幅值和初始振动相位，对旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，并获取振动测点对应的多个振动幅值和相对应的多个振动相位，根据多个振动幅值和多个振动相位，生成振动影响系数矩阵，基于振动影响系数矩阵、初始振动幅值和初始振动相位，生成低频线谱的激振力，并向转子上的振动测点处施加低频线谱的激振力。本发明实施例不仅能对转子一倍频振动进行控制，还能对二倍频、三倍频、四倍频等低频振动幅值进行控制。传统的机械式动控制方法，仅能对一倍频振动进行控制，不能对二倍频、三倍频、四倍频等其它倍频进行控制。通过测量和计算各阶振动的幅值和相位，可分别对各阶振动进行同步控制，能够大大降低旋转机械低频振动，提高设备安全性、可靠性和舒适性。可不停机在转子上施加不同幅值和相位的激振力，快速控制转子上的各阶低频振动。
实施例二
参照图2，示出了本发明实施例提供的一种转子低频振动多阶线谱的控制装置的结构示意图，如图2所示，该转子低频振动多阶线谱的控制装置具体可以包括如下模块：
初始振动信号采集模块210，用于采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号；所述初始振动信号为转速信号/键相信号；
初始幅值相位获取模块220，用于以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点的位置处的振动信号进行同步整周期重采样，获取所述振动测点对应的多个初始振动幅值和初始振动相位；
振动幅值相位获取模块230，用于对所述旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，并获取所述振动测点对应的多个振动幅值和相对应的多个振动相位；
振动系数矩阵生成模块240，用于根据所述多个振动幅值和所述多个振动相位，生成振动影响系数矩阵；
低频激振力生成模块250，用于基于所述振动影响系数矩阵、所述初始振动幅值和所述初始振动相位，生成低频线谱的激振力，并向转子上的所述振动测点处施加所述低频线谱的激振力。
可选地，所述初始振动信号采集模块210包括：
传感器设置单元，用于在所述旋转机械上设置振动传感器、转速/键相传感器；
振动测点标记单元，用于标记所述旋转机械上的振动测点；
初始信号采集单元，用于基于所述振动传感器传感器、所述转速/键相传感器采集所述振动测点所处位置处的初始振动信号。
可选地，所述初始幅值相位获取模块220包括：
重采样信号获取单元，用于以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点处的振动信号进行重采样，获取所述振动测点处的同步、整周期的重采样振动信号；
实部虚部获取单元，用于对所述重采样振动信号进行傅里叶变换处理，得到各个频率下的振动幅值的实部和虚部；
初始幅值相位计算单元，用于根据所述实部和所述虚部，计算得到多个所述初始振动幅值和所述初始振动相位。
可选地，所述初始幅值相位计算单元包括：
通过下述公式计算得到所述初始振动幅值和所述初始振动相位，
Figure BDA0002699453560000131
Figure BDA0002699453560000132
上述公式(1)和(2)中，Rmp(ωj)为实部，Imp(ωj)为虚部，
Figure BDA0002699453560000133
为初始振动幅值，
Figure BDA0002699453560000134
为初始振动相位。
可选地，所述振动幅值相位获取模块230包括：
振动信号获取单元，用于对施加所述初始激振力后的振动信号进行同步整周期重采样，得到重采样后的振动信号；
目标实部虚部获取单元，用于对所述重采样后的振动信号进行傅里叶变换处理，得到所述初始激振力对应的振动幅值的目标实部和目标虚部；
振动幅值相位计算单元，用于根据所述目标实部和所述目标虚部，计算得到所述振动测点对应的多个振动幅值和多个振动相位。
可选地，所述振动系数矩阵生成模块240包括：
振动系数矩阵计算单元，用于根据所述多个振动幅值、所述多个振动相位以及多个所述初始激振力，计算得到所述振动影响系数矩阵。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.一种转子低频振动多阶线谱的控制方法，其特征在于，包括：
步骤101：采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号；所述初始振动信号为转速信号/键相信号；
步骤102：以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点的位置处的振动信号进行同步整周期重采样，获取所述振动测点对应的多个初始振动幅值和初始振动相位，包括：
子步骤B1：以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点处的振动信号进行重采样，获取所述振动测点处的同步、整周期的重采样振动信号；
子步骤B2：对所述重采样振动信号进行傅里叶变换处理，得到各个频率下的振动幅值的实部和虚部；
子步骤B3：根据所述实部和所述虚部，计算得到多个所述初始振动幅值和所述初始振动相位，包括：
通过下述公式计算得到所述初始振动幅值和所述初始振动相位，
Figure FDA0003117902220000011
Figure FDA0003117902220000012
上述公式(1)和(2)中，Rmp(ωj)为实部，Imp(ωj)为虚部，
Figure FDA0003117902220000013
为初始振动幅值，
Figure FDA0003117902220000014
为初始振动相位；
得到各测点第j阶原始振动向量为：
Figure FDA0003117902220000015
m测点数，其中，任意测点m的第j阶原始振动通过如下公式表示：
Figure FDA0003117902220000016
步骤103：对所述旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，并获取所述振动测点对应的多个振动幅值和相对应的多个振动相位；
子步骤C1：对施加所述初始激振力后的振动信号进行同步整周期重采样，得到重采样后的振动信号；
子步骤C2：对所述重采样后的振动信号进行傅里叶变换处理，得到所述初始激振力对应的振动幅值的目标实部和目标虚部；
子步骤C3：根据所述目标实部和所述目标虚部，计算得到所述振动测点对应的多个振动幅值和多个振动相位；
在转子上施加需要控制的振动频率的初始激振力，具体包括如下步骤：
(1)根据测量得到的键相信号Yn(t)，在每个控制面k上，构造J个与键相信号同步的正弦信号，具体通过如下公式进行：
Figure FDA0003117902220000021
(2)以键相点为基准，给定每个需要控制的J个线谱频率的信号的相位和信号的幅值，通过功率放大器将这些给定幅值和延迟时间的放大，并对转子进行激励；
测量和计算施加该初始激振力后，不同振动测点各个需要控制的线谱的振动幅值和相位，具体包括如下步骤：
(1)对施加初始激振力后测量得到的振动信号
Figure FDA0003117902220000022
进行同步整周期重采样，得到重采样后的信号
Figure FDA0003117902220000023
对信号进行快速傅里叶变换(FFT)，得到不同频率下施加初始激振力后的旋转机械振动幅值的实部
Figure FDA0003117902220000024
和虚部
Figure FDA0003117902220000025
(2)计算在第k个激励面上加激励后，第m测点的第j阶线谱幅值
Figure FDA0003117902220000026
和相位
Figure FDA0003117902220000027
具体通过如下公式进行：
Figure FDA0003117902220000028
Figure FDA0003117902220000029
重复上述步骤，经过在不同激励平面内多次施加初始激振力-测量施加激振力后的振动-对振动信号进行重采样及傅里叶变换-计算振动幅值和相位，具体包括如下步骤：
(1)在第1激励面上施加第j阶激励载荷(Q1)j，测量得到旋转机械各测点振动，经重采样和FFT变换的各测点第j阶振动向量为：
Figure FDA0003117902220000031
任意测点m在施加激励载荷(Q1)j后的第j阶振动，通过如下公式表示：
Figure FDA0003117902220000032
(2)在第2激励面上施加第j阶激励载荷(Q2)j，测量得到旋转机械各测点振动，经重采样和FFT变换的各测点第j阶振动向量为：
Figure FDA0003117902220000033
任意测点m在施加激励载荷(Q2)j后的第j阶振动，通过如下公式表示：
Figure FDA0003117902220000034
(3)以此类推，在第k激励面上施加第j阶激励载荷(Qk)j，测量得到旋转机械各测点振动，经重采样并经过FFT变换的各测点第j阶振动向量为：
Figure FDA0003117902220000035
任意测点m在施加激励载荷(Qk)j后的第j阶振动，通过如下公式表示：
Figure FDA0003117902220000036
步骤104：根据所述多个振动幅值和所述多个振动相位，生成振动影响系数矩阵，具体为：
对得到的各阶原始振动低频线谱的幅值和相位、施加的初始激振力、以及测量得到的施加该激振力后产生的各阶低频线谱振动进行计算，得到振动影响系数矩阵，具体为：
Figure FDA0003117902220000041
步骤105：基于所述振动影响系数矩阵、所述初始振动幅值和所述初始振动相位，生成低频线谱的激振力，并向转子上的所述振动测点处施加所述低频线谱的激振力，具体地：根据获得的振动影响系数矩阵及各阶原始振动线谱，给出能够同步控制各个低频线谱的激励力；
求解激励
Figure FDA0003117902220000042
具体通过如下公式进行：
Figure FDA0003117902220000043
据此求出控制激励
Figure FDA0003117902220000044
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号，包括：
在所述旋转机械上设置振动传感器、转速/键相传感器；
标记所述旋转机械上的振动测点；
基于所述振动传感器传感器、所述转速/键相传感器采集所述振动测点所处位置处的初始振动信号。
3.一种转子低频振动多阶线谱的控制装置，其特征在于，包括：
初始振动信号采集模块，用于采集旋转机械上振动测点的位置处的初始振动信号；所述初始振动信号为转速信号/键相信号；
初始幅值相位获取模块，用于以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点的位置处的振动信号进行同步整周期重采样，获取所述振动测点对应的多个初始振动幅值和初始振动相位；
振动幅值相位获取模块，用于对所述旋转机械上的转子多次施加所需控制的振动频率的预设大小和方向的初始激振力，并获取所述振动测点对应的多个振动幅值和相对应的多个振动相位；
振动系数矩阵生成模块，用于根据所述多个振动幅值和所述多个振动相位，生成振动影响系数矩阵；
低频激振力生成模块，用于基于所述振动影响系数矩阵、所述初始振动幅值和所述初始振动相位，生成低频线谱的激振力，并向转子上的所述振动测点处施加所述低频线谱的激振力；
所述初始振动信号采集模块包括：
传感器设置单元，用于在所述旋转机械上设置振动传感器、转速/键相传感器；
振动测点标记单元，用于标记所述旋转机械上的振动测点；
初始信号采集单元，用于基于所述振动传感器传感器、所述转速/键相传感器采集所述振动测点所处位置处的初始振动信号；
所述初始幅值相位获取模块包括：
重采样信号获取单元，用于以所述初始振动信号的上升沿为基准，对所述振动测点处的振动信号进行重采样，获取所述振动测点处的同步、整周期的重采样振动信号；
实部虚部获取单元，用于对所述重采样振动信号进行傅里叶变换处理，得到各个频率下的振动幅值的实部和虚部；
初始幅值相位计算单元，用于根据所述实部和所述虚部，计算得到多个所述初始振动幅值和所述初始振动相位；
所述初始幅值相位计算单元包括：
通过下述公式计算得到所述初始振动幅值和所述初始振动相位，
Figure FDA0003117902220000061
Figure FDA0003117902220000062
上述公式(1)和(2)中，Rmp(ωj)为实部，Imp(ωj)为虚部，
Figure FDA0003117902220000063
为初始振动幅值，
Figure FDA0003117902220000064
为初始振动相位；
所述振动幅值相位获取模块包括：
振动信号获取单元，用于对施加所述初始激振力后的振动信号进行同步整周期重采样，得到重采样后的振动信号；
目标实部虚部获取单元，用于对所述重采样后的振动信号进行傅里叶变换处理，得到所述初始激振力对应的振动幅值的目标实部和目标虚部；
振动幅值相位计算单元，用于根据所述目标实部和所述目标虚部，计算得到所述振动测点对应的多个振动幅值和多个振动相位；
所述振动系数矩阵生成模块包括：
振动系数矩阵计算单元，用于根据所述多个振动幅值、所述多个振动相位以及多个所述初始激振力，计算得到所述振动影响系数矩阵，具体为：
Figure FDA0003117902220000065
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