[發明專利]一種磁懸浮電機轉子的控制方法及系統有效

申請號：	201710408704.6	申請日：	2017-06-02
公開（公告）號：	CN107104618B	公開（公告）日：	2019-08-09
發明（設計）人：	紀歷	申請（專利權）人：	河海大學
主分類號：	H02P21/13	分類號：	H02P21/13;H02P21/18
代理公司：	北京高沃律師事務所 11569	代理人：	王戈
地址：	210000 ***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種磁懸浮電機轉子控制方法系統
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【說明書】：

本發明公開一種磁懸浮電機轉子的控制方法及系統。該方法包括：獲取所述磁懸浮電機的轉子偏移平衡位置的位移量，并根據所述位移量生成位移信號；根據所述位移信號進行比例?積分?微分控制、相位補償和擾動補償，三部分協同工作，生成總控制信號；對所述總控制信號進行信號放大，以便控制所述電機的轉子恢復到平衡位置。采用本發明的控制方法，有效的抑制了由外界擾動引起的轉子振動和轉子在臨界轉速附近的振動，抑制了磁懸浮轉子在臨界轉速附近的振動，使轉子可以實現穩定懸浮的狀態。

技術領域

本發明涉及磁懸浮領域，特別是涉及一種磁懸浮電機轉子的控制方法及系統。

背景技術

磁懸浮電機是指利用磁懸浮軸承將電機轉子懸浮，從而無摩擦無接觸旋轉的新型電機。由于轉子和定子之間完全沒有接觸，它具有以下優點：(1)無磨損，使用壽命長；(2)轉子圓周線速度高；(3)不需要潤滑和密封；(4)發熱量很小，功耗低；(5)環境適應性強，能在真空和腐蝕介質中工作。鑒于這些優點，磁懸浮電機，特別是磁懸浮高速電機在高速鼓風機/壓縮機、儲能飛輪、真空分子泵以及高速燃機分布式發電領域有了越來越廣泛的應用。

磁懸浮轉子實現懸浮需要一套控制系統，通過獲得轉子的位置信號，利用控制算法對懸浮進行控制。其中控制算法是核心環節，其設計直接決定了磁懸浮能否實現，并且決定了磁懸浮轉子系統的各項基本性能，如振動、剛度、阻尼、不平衡響應等。因此，磁懸浮控制算法的研究一直是磁懸浮電機系統研究中最關鍵也是最活躍的方向之一。

迄今為止已有大量的控制算法被嘗試使用在磁懸浮電機的控制系統中，但是大多是基于現代控制理論的算法，較為復雜，難以實現。目前工業應用最為廣泛的仍然是經典的PID控制器的控制方法。然而隨著磁懸浮轉子轉速的提高，傳統PID控制已經不能滿足工程應用的需要，特別是當轉速接近臨界轉速時，PID控制器不能有效的對轉子懸浮進行控制，并且轉子振動加劇，此時，PID控制器的控制不能保證轉子的穩定懸浮。

發明內容

本發明的目的是提供一種磁懸浮電機轉子的控制方法及系統，以解決柔性轉子在臨界轉速以上的位置控制問題，以及抑制外界擾動對磁懸浮位置控制的不利影響。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種磁懸浮電機轉子的控制方法，所述方法包括：

獲取所述磁懸浮電機的轉子偏移平衡位置的位移量，并根據所述位移量生成位移信號；

根據所述位移信號進行比例-積分-微分控制、相位補償和擾動補償，生成總控制信號；

對所述總控制信號進行信號放大，以便控制所述電機的轉子恢復到平衡位置。

可選的，所述根據所述位移信號進行比例-積分-微分控制、相位補償和擾動補償，生成總控制信號，具體包括：

根據所述位移信號進行比例-積分-微分控制生成第一控制信號；

在所述電機的轉子的一階和二階鄰近轉速時根據所述第一控制信號生成第二控制信號，所述第二控制信號為對所述第一控制信號施加的相位補償控制信號；

根據所述位移信號和所述總控制信號計算系統中的擾動量，生成第三控制信號，所述第三控制信號為所述總控制信號的前饋擾動補償控制信號；

將所述第一控制信號、所述第二控制信號和所述第三控制信號三者線性相加的結果，確定為所述總控制信號。