[發(fā)明專利]一種電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制方法及控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210242349.0
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114593148B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張生光;張學(xué)寧;祝長生;陳霞;胡文穎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空發(fā)動機研究院
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04;G05B11/42
• 代理公司: 北京鼎承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11551
• 代理人: 夏華棟;顧可嘉

本公開提供了一種電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制方法及控制裝置，提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運行穩(wěn)定性；根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制方法，包括：獲取電磁軸承對應(yīng)的電流剛度系數(shù)和位移剛度系數(shù)；根據(jù)電流剛度系數(shù)和位移剛度系數(shù)，確定PID控制模型的比例系數(shù)和微分系數(shù)；基于位移剛度系數(shù)確定PID控制模型的積分系數(shù)；基于比例系數(shù)、微分系數(shù)和積分系數(shù)，利用PID控制模型控制轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，可以提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制方法及控制裝置。

背景技術(shù)

電磁軸承是一種無接觸的新型支承形式，其非接觸性、摩擦小、無磨損、轉(zhuǎn)速高、無需潤滑、壽命長等優(yōu)點以及廣闊的應(yīng)用前景引起了國內(nèi)外工程界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，是目前機電工程和自動控制等領(lǐng)域研究的主要方向之一。

但轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的控制影響著轉(zhuǎn)子振動的幅度，現(xiàn)有技術(shù)中的電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制方法基于維納濾波等方法進行控制，控制復(fù)雜且轉(zhuǎn)子振動幅度大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運行穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個技術(shù)問題，本公開提供了一種電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制方法及控制裝置，提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種電磁軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制方法，包括：

獲取電磁軸承對應(yīng)的電流剛度系數(shù)和位移剛度系數(shù)；

根據(jù)所述電流剛度系數(shù)和所述位移剛度系數(shù)，確定PID控制模型的比例系數(shù)和微分系數(shù)；

基于所述位移剛度系數(shù)確定PID控制模型的積分系數(shù)；

基于所述比例系數(shù)、所述微分系數(shù)和所述積分系數(shù)，利用PID控制模型控制轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。

可選的，所述獲取電磁軸承對應(yīng)的電流剛度系數(shù)和位移剛度系數(shù)，包括：

根據(jù)以下公式計算得到所述電流剛度系數(shù)：

根據(jù)以下公式計算得到所述位移剛度系數(shù)：

其中，k_x表示位移剛度系數(shù)，k_i表示電流剛度系數(shù)，μ₀表示真空條件下的磁導(dǎo)率，N表示某一對級的線圈總匝數(shù)，A表示磁通面積，α表示磁極間夾角，I₀表示偏置電流，x₀表示初始間隙。

可選的，所述根據(jù)所述電流剛度系數(shù)和所述位移剛度系數(shù)，確定PID控制模型的比例系數(shù)和微分系數(shù)包括：

根據(jù)以下公式確定PID控制模型的比例系數(shù)；

其中，P表示比例系數(shù)，A_s表示傳感器增益，n表示調(diào)節(jié)系數(shù)，k_x表示位移剛度系數(shù)，k_i電流剛度系數(shù)。

可選的，所述根據(jù)所述電流剛度系數(shù)和所述位移剛度系數(shù)，確定PID控制模型的比例系數(shù)和微分系數(shù)包括：

根據(jù)如下公式確定所述微分系數(shù)；

其中，D表示微分系數(shù)，ξ表示阻尼比，n表示調(diào)節(jié)系數(shù)，k_x表示位移剛度系數(shù)，m表示轉(zhuǎn)子質(zhì)量，A_s表示傳感器增益，k_i表示電流剛度系數(shù)。

可選的，所述調(diào)節(jié)系數(shù)大于等于2且小于等于4。

可選的，所述調(diào)節(jié)系數(shù)為2。

可選的，所述基于所述位移剛度系數(shù)確定PID控制模型的積分系數(shù)包括：