[發明專利]一種主動調節懸浮位置的磁懸浮軸承不平衡振動抑制方法

有效

• 申請號: 202110585795.7
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113339407B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 徐園平;張越;周瑾;關旭東;金超武
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;H02N15/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 王路

1.一種主動調節懸浮位置的磁懸浮軸承不平衡振動抑制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：提取磁懸浮軸承轉子由于測控分離導致的相位落后數值；

步驟2：設計磁懸浮軸承懸浮參考位置調節控制器；計算新的懸浮參考位置以抑制不平衡振動；

步驟1具體為：

步驟1.1：從參考懸浮位置處輸入正弦激振信號此正弦參考激振信號振幅值不變，但頻率由低到高逐步增加；記這些由低到高的頻率為f₁、f₂…f_x…f_N，其中1≤x≤N，N為大于1的自然數；

步驟1.2：同步采集參考懸浮位置處輸入的正弦激振信號和傳感器采集的轉子振動位移信號x；

步驟1.3：將采集的f₁頻率下的正弦激振信號與對應轉子振動位移信號采用零相位濾波器進行濾波以便剔除干擾信號，濾波器的中心濾波頻率為f₁；將采集的f₂頻率下的激振信號與對應轉子振動位移信號采用零相位濾波器進行濾波，濾波器的中心濾波頻率為f₂；依次類推處理其余采集數據；

步驟1.4：對濾波后的數據進行傅里葉變換，然后將對應頻率下的轉子振動位移信號x與輸入信號的相位做差，獲得磁懸浮軸承轉子由于測控分離導致的相位落后數值，f₁、f₂…f_x…f_N頻率下的落后的相位值依次記為

步驟2具體為：

步驟2.1：初始懸浮位置為r，通過獲取當前轉速下由傳感器獲取的轉子振動位移位置q_s，計算與r的距離；然后沿著q_s與r的反方向位置上設置懸浮參考位置r₁，且r₁與r的距離和q_s與r的距離一致；最后根據當前轉速頻率，從步驟1.4中選取對應頻率下落后的相位值將r₁沿著相位落后的方向超前旋轉角度到達即新的懸浮參考位置；

步驟2.2：將q_s與r形成的轉子的振動位移分解為正交解耦的x，y兩個方向分別同時進行控制；

步驟2.3：傳感器采集的轉子振動信號在x方向的分量首先進入懸浮參考位置計算器；與此同時懸浮參考位置計算器讀取轉子的轉速信號n_x，計算出此時轉速對應的頻率；

步驟2.4：懸浮參考位置計算器根據此時轉速對應的頻率，從步驟1中選取與轉速頻率對應的補償相位值；

步驟2.5對步驟2.2中x方向的轉子的振動位移求導得到x方向的轉子振動信號速度根據轉子振動信號速度的正負，計算所需的初始相位數值ωt_x，如公式(1)所示，公式中A為轉子的振動幅值；

步驟2.6：獲得初始相位數值后，根據(2)計算此刻磁懸浮軸承位置處轉子在x方向的真實位置r_rx，消除由傳感器與磁懸浮軸承控制點不在同一位置引起的誤差；

步驟2.7：計算新的x方向的懸浮參考位置r_nx，公式(3)中r_ox為x方向的初始懸浮參考位置；

r_nx＝r_ox-r_rx (3)

步驟2.8：傳感器采集的轉子振動信號在y方向的分量首先進入懸浮參考位置計算器；與此同時懸浮參考位置計算器讀取轉子的轉速信號n_y，計算出此時轉速對應的頻率；

步驟2.9：懸浮參考位置計算器根據此時轉速對應的頻率，從步驟1中選取與轉速頻率對應的補償相位值；

步驟2.10：對步驟2.2中y方向的轉子的振動位移求導得到y方向的轉子振動信號速度根據轉子振動信號速度的正負，計算所需的初始相位數值ωt_y，如公式(4)所示，公式中A為轉子的振動幅值；

步驟2.11：獲得初始相位數值后，根據(5)計算此刻磁懸浮軸承位置處轉子在y方向的真實位置r_ry，消除由傳感器與磁懸浮軸承控制點不在同一位置引起的誤差；

步驟2.12：計算新的y方向的懸浮參考位置r_ny，公式(6)中r_oy為原始固定的y方向的懸浮參考位置；

r_ny＝r_oy-r_ry (6)。