[發明專利]一種磁懸浮軸承轉子控制系統同頻干擾的抵消方法

有效

• 申請號: 202110613123.2
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113341714B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張廣明;張林
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;F16C32/04
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 劉小莉

本發明公開了一種磁懸浮軸承轉子控制系統同頻干擾的抵消方法，包括：將同頻干擾作用在磁懸浮軸承轉子上，利用磁懸浮軸承轉子系統將輸出的位移信號反饋到反推控制器，并輸出被同頻干擾作用后的控制電流信號；將位移信號和控制電流信號共同作為干擾觀測器的輸入；根據位移信號中的干擾信號與控制電流信號截止頻率的不同，將干擾信號通過低通濾波器，利用干擾觀測器觀測的信號抵消實際干擾信號，來抵消同頻干擾力。本發明根據同頻干擾信號與控制信號的截止頻率不一樣，將干擾信號經過低通濾波器，將干擾觀測器實時測得的信號抵消磁懸浮轉子系統的干擾信號，進而抵消同頻干擾力，能夠抵消轉子從零轉速到恒定轉速，再到零轉速范圍內的同頻干擾力。

技術領域

本發明涉及主動磁懸浮軸承控制系統同頻干擾抵消的技術領域，尤其涉及一種磁懸浮軸承轉子控制系統同頻干擾的抵消方法。

背景技術

主動磁懸浮軸承，簡稱磁軸承，具有非接觸支承、無需潤滑、剛度和阻尼可調等優點，已經被廣泛應用于飛輪儲能系統、航空航天、智能電網等領域。在實際應用中，轉子材料不均勻和加工工藝的誤差等因素往往會導致質量不平衡現象(轉子的幾何軸中心和慣性軸中心不重合現象)的產生。轉子在高轉速下，其通常會產生和轉速同頻的同頻干擾力，使得轉子振動并發生轉子位移偏差，最終影響轉子系統的穩定控制，故對轉子系統的同頻干擾進行抵消尤為必要。將轉子的振動降低在一個很小的范圍內，是我們繼續解決的一個控制難題。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明解決的技術問題是：抵消主動磁懸浮軸承使用過程中存在同頻干擾的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：將同頻干擾作用在磁懸浮軸承轉子上，利用磁懸浮軸承轉子系統將輸出的位移信號反饋到反推控制器，并輸出被同頻干擾作用后的控制電流信號；基于所述磁懸浮軸承轉子系統輸出的位移信號和反推控制器輸出的控制電流信號共同作為干擾觀測器的輸入；根據所述位移信號中的干擾信號與所述控制電流信號截止頻率的不同，將所述干擾信號通過低通濾波器，利用所述干擾觀測器觀測的信號抵消實際干擾信號，進而抵消同頻干擾力。

作為本發明所述的磁懸浮軸承轉子控制系統同頻干擾的抵消方法的一種優選方案，其中：還包括，建立具有同頻干擾的磁懸浮軸承轉子系統的數學模型；將所述數學模型結合所述反推控制器，并通過設計所述反推控制器的結構，確定反推控制器的系統參數，組成具有閉環反饋的磁懸浮軸承轉子控制系統；在所述磁懸浮軸承轉子控制系統中添加干擾觀測器，建立具有同頻干擾抵消的閉環反饋的磁懸浮軸承轉子控制系統，實時觀測磁懸浮軸承轉子控制系統的干擾信號，利用所述實時觀測的干擾信號抵消實際干擾信號，實現同頻干擾的抵消。

作為本發明所述的磁懸浮軸承轉子控制系統同頻干擾的抵消方法的一種優選方案，其中：所述建立具有同頻干擾的磁懸浮軸承轉子本體的數學模型G(s)包括，

其中，