[發明專利]一種抑制磁力軸承系統高頻振蕩的控制方法及系統

有效

• 申請號: 201210301656.8
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN102799125A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 孫喆;石磊;時振剛;劉興男;趙晶晶
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及軸承系統的控制技術領域，尤其涉及一種抑制磁力軸承系統高頻振蕩的控制方法及系統。

背景技術

磁力軸承系統是一種無摩擦、不需潤滑的軸承系統，適用于某些具有特殊需求的旋轉機械，目前磁力軸承的應用已日益廣泛。磁力軸承系統工作時，轉子受電磁力作用而保持在懸浮狀態，與定子組件無接觸。磁力軸承本身是不穩定的，因此需要實時地根據轉子的位置調節電磁力，才能保證轉子穩定地懸浮在工作位置。磁力軸承的電磁力的調節是通過調節軸承電流實現的。

磁力軸承控制器通過傳感器檢測到的轉子位移，實時地調節磁力軸承的電磁力，以實現轉子的穩定懸浮。受到結構限制，位移傳感器通常無法與磁力軸承布置在同一位置，二者沿轉子軸向有一定的距離。在這種情況下，轉子的某個彎曲模態的節點有可能正好位于傳感器與軸承之間，也就是說，在這個彎曲模態下，傳感器測量到的位移與軸承處的實際位移方向相反。此時，整個磁力軸承系統在該固有頻率附近形成了正反饋，可能出現與該模態固有頻率接近的振蕩。此外，磁力軸承系統各環節本質上是非線性的，而控制器設計中通常將其簡化為線性模型，這種簡化可能引起系統振蕩；大型磁力軸承系統的傳感器引出線和磁力軸承動力線通常較長，當電磁兼容設計不合理時可能饋入某些特定頻率的干擾信號，也可能引發系統振蕩。上述振蕩源一般難以從根源上進行抑制，因此需要在控制算法中需要對這些振蕩源引發的振蕩加以抑制。

發明內容

（一）技術問題

本發明解決了現有技術中磁力軸承系統中由傳感器噪聲、轉子彎曲模態、系統非線性等引起的高頻振動。

（二）技術方案

本發明提供一種磁力軸承控制系統，其包括有轉子，還包括：

位置監測單元，用于記錄轉子位置振蕩波形，并計算振蕩頻率f_O；

參數計算單元，用于根據系統振蕩頻率f_O計算高頻振蕩抑制參數；

位移傳感器單元，用于采集轉子的位移值；

高頻振蕩抑制模塊，用于根據所述位移值和所述高頻振蕩抑制參數計算經過高頻抑制后的信號；

轉子位置控制模塊，用于根據所述經過高頻抑制后的信號計算磁力軸承組件所需的電流值；

轉子懸浮單元，用于根據所述電流值懸浮所述轉子。

可選的，該系統還包括振蕩判斷單元，用于判斷磁力軸承是否發生振蕩。

可選的，在發生振蕩的情況下，啟動所述轉子位置檢測單元和高頻振蕩抑制單元。

本發明還提供一種磁力軸承控制方法，其包括如下步驟：

S1.記錄轉子位置振蕩波形，并根據所述振蕩波形計算振蕩頻率f_O；

S2.根據所述振蕩頻率f_O計算高頻振蕩抑制單元參數；

S3.采集轉子的位移值；

S4.根據所述位移值和高頻振蕩抑制單元參數計算經過高頻抑制后的信號；

S5.根據所述經過高頻抑制后的信號計算磁力軸承所需的電流值；

S6.根據所述電流值懸浮所述轉子。

可選的，在步驟S6之后還包括步驟：

S7.判斷磁力軸承是否發生高頻振蕩，如果是，則返回步驟S2，如此循環，直至系統不發生高頻振蕩為止。

可選的，在所述步驟S2中計算高頻振蕩抑制模塊參數的步驟如下：

S61.設定采樣周期T_S、濾波器階數N、陷波深度R以及阻帶半頻寬f_B；