[發明專利]一種基于電流試重的磁懸浮轉子不平衡量在線辨識方法

有效

• 申請號: 201310632032.9
• 申請日: 2013-12-01
• 公開（公告）號: CN103604563A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 崔培玲;趙光再;房建成;李海濤
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M1/22
• 分類號: G01M1/22;G01C19/24;G01C25/00
• 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;李新華

技術領域

本發明涉及一種基于電流試重的磁懸浮轉子不平衡量在線辨識方法，用于磁懸浮轉子動平衡過程中靜和動不平衡量的辨識，尤其適用于磁懸浮控制力矩陀螺的陀螺房不便拆卸的場合。

背景技術

磁懸浮控制力矩陀螺是空間站等大型航天器實現姿態控制的關鍵執行機構。轉子采用的是磁軸承支撐的方式，相對傳統的機械接觸式軸承來說，具有無接觸摩擦、長壽命、低能耗、無需潤滑等特點。

轉子在加工、制造與組裝等過程中，由于加工、安裝等誤差，轉子的慣性軸和幾何軸不重合，存在不平衡量。現有技術中，主要通過主動振動控制和在線動平衡的方法降低殘余不平衡量對磁懸浮設備的影響。主動振動控制實現轉子繞慣性軸旋轉，消除傳遞給基座的擾振力，但是本身也存在缺點：不能同時實現零電流和零位移狀態，高速大不平衡量的情況下轉子的跳動增加渦流損耗等。

目前，在線動平衡主要通過加減質量塊實現轉子的慣性軸和幾何軸的重合來減小振動；其中，不平衡量的辨識精度直接影響在線動平衡的效果，在線動平衡過程中不平衡量的辨識方法主要有以下三種：第一種是利用影響系數法進行辨識，采用加減質量塊進行試重，需要多次啟車，而對于磁懸浮轉子而言，如磁懸浮控制力矩陀螺的轉子，不宜拆卸。第二種是在實現零位移控制的基礎上，間接的測量不平衡量，但是控制算法會影響原系統的穩定性。第三種是建立磁懸浮轉子系統模型，根據不平衡位移響應，反推出不平衡量；對于磁懸浮轉子系統模型的建立，一類是依據牛頓定律直接建立磁懸浮轉子系統模型，但是該類不平衡量辨識精度低；另一類是先識別出磁懸浮轉子系統模型后再辨識出不平衡量，但是該類辨識方法只是針對靜不平衡量的辨識，且必須已知功率放大器的逆模型，由于功率放大器特性隨溫度、電流等發生變化，難以精確建模，影響轉子不平衡量的辨識精度。

發明內容

本發明的目的：克服現有方法的不足，一種基于電流試重的磁懸浮轉子不平衡量在線辨識方法，采用電流試重，不需要建立功放的逆模型，通過兩次加入試重電流求出轉子位移與電流的傳遞函數，實現磁懸浮轉子一次啟車就能夠辨識出轉子的靜和動不平衡量，具有不影響原系統的穩定性，操作簡單和辨識精度高等優點。

本發明的技術解決方案：一種基于電流試重的磁懸浮轉子不平衡量在線辨識方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）建立磁懸浮轉子的靜和動不平衡量數學模型

靜不平衡量為轉子幾何中心和質心的位移，動不平衡量為轉子幾何軸相對慣性軸的扭轉角位移；靜不平衡量在轉子中心面固連坐標系Oεη中表示為：

rxry=lcosθlsinθ]]>

其中，l是轉子中心面內轉子幾何中心與質心的距離，θ是轉子中心面固連坐標系Oεη的Oε坐標軸與l的夾角，l、θ是與轉子靜不平衡量有關的待定參數，r_x為l在Oε軸的分量，r_y為l在Oη軸的分量。

動不平衡量采用歐拉角表示為：