[發(fā)明專利]一種基于諧波小波的磁懸浮轉(zhuǎn)子動不平衡位移檢測方法

有效

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• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112945165B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 王志強;蘇森;韓坤
• 申請（專利權(quán)）人: 華馳動能（北京）科技有限公司
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02;H02N15/00;G06F17/14
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發(fā)明涉及一種基于諧波小波的磁懸浮轉(zhuǎn)子動不平衡位移檢測方法。首先檢測磁懸浮轉(zhuǎn)子在兩端徑向位移傳感器處的徑向位移，然后計算磁懸浮轉(zhuǎn)子在x方向和y方向上的徑向位移差值，并對其進行離散傅立葉變換；設計一種根據(jù)轉(zhuǎn)子實時角頻率自動改變中心頻率的濾波窗；用該濾波窗與磁懸浮轉(zhuǎn)子在兩端徑向位移傳感器處x方向和y方向上徑向位移差值的離散傅立葉變換相乘，得到各徑向位移差頻譜的初次濾波值，再用無偏估計閾值對初次濾波值進行二次濾波，最后對各徑向位移差頻譜的二次濾波值進行離散傅立葉反變換，得到磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動不平衡的各徑向位移。本發(fā)明直接從磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)獲取轉(zhuǎn)子實時頻率，避免了轉(zhuǎn)子頻率的識別誤差，提高了磁懸浮轉(zhuǎn)子動不平衡位移量的檢測精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于諧波小波的磁懸浮轉(zhuǎn)子動不平衡位移檢測方法，用于磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動不平衡振動的抑制。

背景技術(shù)

相比機械軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)因具有無摩擦、振動小、壽命長的顯著優(yōu)點，成為儲能飛輪和磁懸浮控制力矩陀螺的重要組成部件，目前成為高分辨率對地觀測衛(wèi)星上的主要儲能或姿態(tài)控制執(zhí)行機構(gòu)。然而這些超高分辨衛(wèi)星平臺上，高分辨率的對地成像系統(tǒng)要求星體保持超靜性能。而磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動不平衡導致的振動輸出成為制約高分辨率對地成像技術(shù)瓶頸。

對慣性執(zhí)行機構(gòu)引起的振動主要有兩種方案進行抑制：其一是采用隔振裝置；二是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)采用柔性支承技術(shù)如磁懸浮軸承。采用隔振裝置可以濾除大部分的高頻振動，但對于低頻振動的抑制效果不好，同時由于增加了隔振動裝置，其動態(tài)響應變慢，不利于高敏捷機動。對于磁懸浮軸承+轉(zhuǎn)子系統(tǒng)即磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，可通過控制轉(zhuǎn)子只繞其慣性主軸旋轉(zhuǎn)來抑制動不平衡，這就需要先把動不平衡量或動不平衡引起的位移量檢測出來，進而加以抑制。目前對動不平衡的檢測方法多基于磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型，算法非常復雜，不易實現(xiàn)動不平衡量的在線檢測，且由于不能精確建模，模型誤差也將導致對動不平衡量或動不平衡位移的檢測誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不依賴于模型，僅通過轉(zhuǎn)子徑向位移和轉(zhuǎn)子頻率，就能實現(xiàn)磁懸浮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動不平衡位移的在線檢測系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于諧波小波的磁懸浮轉(zhuǎn)子動不平衡位移檢測方法，主要包括以下步驟：

步驟(1)磁懸浮轉(zhuǎn)子徑向位移獲取與預處理；

步驟(2)利用轉(zhuǎn)子實時角頻率ω進行諧波窗的設計；

步驟(3)用步驟(2)中所設計的諧波窗對步驟(1)中的磁懸浮轉(zhuǎn)子徑向位移差的頻譜進行諧波小波濾波處理，得到轉(zhuǎn)子徑向位移差的初次濾波頻譜；

步驟(4)對步驟(3)中的轉(zhuǎn)子徑向位移差的初次濾波頻譜進行無偏估計閾值濾波，得到轉(zhuǎn)子徑向位移差的二次濾波頻譜；

步驟(5)對步驟(4)中的轉(zhuǎn)子徑向位移差的二次濾波頻譜進行離散傅立葉反變換，獲得磁懸浮轉(zhuǎn)子動不平衡位移。

進一步的，所述步驟(1)磁懸浮轉(zhuǎn)子徑向位移獲取與預處理；具體包括：