[發明專利]基于重復控制器和補償的磁懸浮轉子振動力抑制方法及系統

有效

• 申請號: 202010535914.3
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111624888B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 劉昆;曾塬;魏靜波;王昊澤
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明公開一種基于重復控制器和補償的磁懸浮轉子振動力抑制方法及系統，首先采用重復控制器對質量不平衡及傳感器干擾引入的誤差干擾進行抑制，再采用同頻相移陷波器對所述抑制引入的位移剛度力進行補償，從而實現對磁懸浮飛輪全頻振動力的抑制。與現有方法相比，本發明采用分數延遲環節提高了采樣非整數周期時對振動力的抑制精度，采用分數相位補償環節使得高頻階段的相位補償更加精確，增加了高頻階段的穩定裕度，同時采用變系數相移陷波器對系統相角進行補償實現系統的全頻穩定性，本發明提供的方法能夠高精度同時抑制質量不平衡以及位移傳感器產生的同頻及倍頻振動力。

技術領域

本發明涉及磁懸浮轉子振動控制技術領域，尤其是一種基于重復控制器和補償的磁懸浮轉子振動力抑制方法及系統。

背景技術

磁懸浮轉子系統因為其具有無接觸，不需要潤滑，特別是因為其可以進行主動振動控制，使得其在航天的應用越來越受到關注，特別是在衛星姿態調控動力部件飛輪中的應用。而磁懸浮轉子系統在應用過程中，磁懸浮飛輪轉子的振動控制是一個非常重要的工作，磁懸浮飛輪的轉子由于加工誤差、材料不均勻等會存在質量不平衡，質量的不平衡會導致轉子高速主動轉動時產生較大的不平衡力，雖然轉子可以進行相關的動平衡，但是質量不平衡仍然無法杜絕；同時在磁懸浮控制系統中，需要采集轉子與定子的相關位移量來進行控制，位移信號的采集主要通過位移傳感器，傳感器主要安裝定子上，一方面轉子的圓柱面加工存在誤差，另一方面傳感器的安裝面與轉子的圓柱面很難保證圓柱度，因此位移傳感器會采集與真實情況不完全相符的信號，最終通過控制器進入轉子系統使得轉子系統產生倍頻振動力。

在抑制諧波電流的研究中主要有兩類辦法，一類是采樣串聯多個陷波進行諧波電流的抑制，另一類是通過重復控制對諧波電流進行抑制。目前，對于磁懸振動的控制要不只能對質量不平衡產生的同頻振動力進行抑制，要不只能對位移傳感器產生的同頻及倍頻電流進行抑制，而缺少一種能夠同時抑制質量不平衡以及位移傳感器產生的同頻及倍頻振動力的方法。

發明內容

本發明提供一種基于重復控制器和補償的磁懸浮轉子振動力抑制方法及系統，用于克服現有技術中不能同時抑制質量不平衡以及位移傳感器產生的同頻及倍頻振動力等缺陷。

為實現上述目的，本發明提出一種基于重復控制器和補償的磁懸浮轉子振動力抑制方法，包括：

根據磁懸浮轉子系統，建立包含質量不平衡及傳感器干擾的磁懸浮動力學模型；

根據所述磁懸浮動力學模型，在所述磁懸浮轉子系統內設置帶有延遲環節和相位補償環節的重復控制器以及同頻相移陷波器；所述重復控制器用于對質量不平衡及傳感器干擾引入的誤差干擾進行抑制，所述同頻相移陷波器用于對所述抑制引入的位移剛度力進行補償；

分別對所述重復控制器和所述同頻相移陷波器進行穩定性分析，確定所述重復控制器和所述同頻相移陷波器的穩定性條件；

在所述穩定性條件下，利用所述重復控制器和所述同頻相移陷波器對磁懸浮轉子振動力進行抑制。

為實現上述目的，本發明還提出一種基于重復控制器和補償的磁懸浮轉子振動力抑制系統，包括：

建模模塊，用于根據磁懸浮轉子系統，建立包含質量不平衡及傳感器干擾的磁懸浮動力學模型；

系統設置模塊，用于根據所述磁懸浮動力學模型，在所述磁懸浮轉子系統內設置帶有延遲環節和相位補償環節的重復控制器以及同頻相移陷波器；

分析模塊，用于分別對所述重復控制器和所述同頻相移陷波器進行穩定性分析，確定所述重復控制器和所述同頻相移陷波器的穩定性條件；

抑制模塊，用于在所述穩定性條件下，利用所述重復控制器和所述同頻相移陷波器對磁懸浮轉子振動力進行抑制。

為實現上述目的，本發明還提出一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現上述所述方法的步驟。