[發明專利]一種磁懸浮旋轉機械的不平衡量辨識與振動抑制控制系統

有效

• 申請號: 201310367769.2
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103425051B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 鄭世強;馮銳;蘇丹;韓邦成
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D19/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

1.一種磁懸浮旋轉機械的不平衡量辨識與振動抑制控制系統，其特征在于：包括控制器（1）、功放（2）、電磁鐵轉子（3）、位移傳感器（4）、不平衡量辨識（5）和前饋補償（6）；其中位移傳感器（4）實時檢測電磁鐵轉子（3）的位置，將轉子的位移量轉化為電壓信號輸出；不平衡量辨識模塊（5）接收位移傳感器（4）輸出的位移信號，通過基于坐標變換法的陷波器辨識出位移信號中的同頻振動信號，作為產生補償電流剛度力和位移剛度力模塊的輸入信號；在前饋補償通道（6）中通過引入功放的逆模型，在功放輸入端疊加適當的控制信號，使功放（2）產生一個電流信號，該電流剛度力正好可以補償位移剛度力；控制器（1）接收參考輸入信號，位移反饋信號和同頻位移補償信號，運行磁軸承穩定控制算法，產生控制信號；磁軸承功放（2）接收控制器產生的非同頻控制信號與前饋補償（6）產生的同頻位移剛度力補償控制信號輸出電流信號對電磁鐵轉子（3）施加主動控制，實現轉子的穩定懸浮并使不平衡振動力近似為零。

2.根據權利要求1所述的一種磁懸浮旋轉機械的不平衡量辨識與振動抑制控制系統，其特征在于：不平衡量的辨識是基于坐標變換法的新型陷波器實現，具體為：首先利用傳感器實時獲取轉子的轉速，進而產生坐標變換陣T(Ωt)，將在傳感器坐標系下測量得到的轉子幾何中心M的位置信號轉換到轉子坐標系下，如下式所示：

xryr=T(Ωt)xsys=cos(Ωt+θ)-sin(Ωt+θ)sin(Ωt+θ)cos(Ωt+θ)xsys]]>

其中[x_s?y_s]^H為幾何中心M在傳感器坐標系下測量的位置值，[x_r?y_r]^H為幾何中心M在轉子系下的坐標值，Ω為轉子旋轉的角速度，t為時間，θ初始相位；

轉子的幾何中心M在傳感器坐標系下的運動軌跡為圓，將轉子的幾何中心M在傳感器坐標系下的位置信號轉換到轉子坐標系下，則轉子的幾何中心M在轉子坐標系下位置信號將是一個常值，通過低通濾波器提取出轉子的幾何中心M在轉子系下的位置信息，低通濾波器的傳遞函數G(s)為：

G(s)=112πΔfs+1]]>

其中Δf為低通濾波器的帶寬，s為拉普拉斯算子；

濾波得到的直流信號經過坐標反變換，又變為了交流信號，而這個交流信號也就是與轉速同頻的振動信號，即實現了同頻位移信號的辨識，如下式所示：

x^cy^c=T^(Ωt)x^ry^r=cos(Ωt+θ)sin(Ωt+θ)-sin(Ωt+θ)cos(Ωt+θ)x^ry^r]]>

其中x^ry^rH]]>為[x_r?y_r]^H經過低通濾波器后提取出的直流信號值，x^cy^cH]]>為同頻位移信號，為矩陣T(Ωt)的逆，Ω為轉子旋轉的角速度，t為時間，θ初始相位。