[發明專利]一種磁懸浮轉子控制方法、裝置、計算機設備及介質

在審

• 申請號: 202310793392.0
• 申請日: 2023-06-29
• 公開（公告）號: CN116658521A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 高峻澤;楊靜;孫勇;王方政;李鵬;馬哲;邱彥靚
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 祁金梅

本發明提供了一種磁懸浮轉子控制方法、裝置、計算機設備及介質。其中，磁懸浮轉子控制方法，包括：獲取磁懸浮轉子的位置誤差數據；將位置誤差數據輸入至預構建的控制器中，通過控制器中的控制律得到當前時刻的線圈電流，控制律通過第一參數和第二參數計算線圈電流，第一參數和第二參數是通過預構建的徑向基函數神經網絡模型得到的，預構建的徑向基函數神經網絡模型通過電磁軸承非線性電磁力數學模型和被懸浮轉子動力學模型，模擬電磁軸承電磁力的剛度系數的非線性變化，第一參數和第二參數是通過剛度系數計算得到的；根據當前時刻的線圈電流控制磁懸浮轉子。通過本發明，考慮磁懸軸承電磁力的非線性作用，提高磁懸浮轉子的控制精度和穩定性。

技術領域

本發明涉及磁懸浮轉子控制領域，尤其涉及一種磁懸浮轉子控制方法、裝置、計算機設備及介質。

背景技術

電磁軸承也稱為主動磁軸承(ActiveMagneticBearing，AMB)，是一種無機械接觸、無摩擦磨損、低功耗損失、低故障率、可達轉速高及可對懸浮轉子系統動態特性主動控制的新型無接觸軸承，廣泛應用于高速電機、衛星控制力矩陀螺、航空發動機等高轉速場合，然而實現磁懸浮轉子的有效控制是其工程應用亟需解決的關鍵問題。

對于運行環境所受外部激勵較小、控制精度不高的磁懸浮轉子，其在平衡位置附近發生小角度偏轉，電磁力剛度系數所產生的非線性變化對磁力影響較小，現有控制方法可滿足轉子的穩定懸浮；然而，對于運行在海上漂浮式平臺、太空等多基礎激勵條件下的磁懸浮轉子系統，其在運行過程中除受不平衡質量和內阻尼等內部激勵外，還會受到各種外部激勵，并通過框架基礎經支承系統最終傳遞至轉子。框架基礎轉動所產生的耦合力矩會使轉子跳動量增加(動框架效應)，甚至與保護軸承發生碰撞，直接造成轉子產生內外部損傷。動框架效應會使得轉子大角度偏離平衡位置，造成電磁軸承磁力剛度系數發生非線性改變，降低磁力控制精度，進而降低轉子懸浮穩定性。然而，現有磁懸浮轉子的控制算法忽略了電磁軸承電磁力剛度系數非線性變化的影響，存在著控制精度不高、磁懸浮轉子穩定性差的技術缺點。

發明內容

為提高磁懸浮轉子的控制精度和穩定性，考慮磁懸軸承電磁力的非線性作用，本發明提出了一種磁懸浮轉子控制方法、裝置、計算機設備及介質。

第一方面，本發明提供了一種磁懸浮轉子控制方法，方法包括：

獲取磁懸浮轉子的位置誤差數據；

將位置誤差數據輸入至預構建的控制器中，通過控制器中的控制律得到當前時刻的線圈電流，控制律通過第一參數和第二參數計算線圈電流，第一參數和第二參數是通過預構建的徑向基函數神經網絡模型得到的，預構建的徑向基函數神經網絡模型通過電磁軸承非線性電磁力數學模型和被懸浮轉子動力學模型，模擬電磁軸承電磁力的剛度系數的非線性變化，第一參數和第二參數是通過剛度系數計算得到的；

根據當前時刻的線圈電流控制磁懸浮轉子。

考慮到磁懸浮轉子在運行過程中受到內外部激勵時，會發生動框架效應，使得電磁軸承磁力的剛度系數發生非線性改變，而現有技術中忽略了電磁軸承磁力的剛度系數的非線性變化，使得磁懸浮轉子的控制精度和穩定性降低，通過上述方法，通過徑向基函數神經網絡模型模擬電磁軸承電磁力的剛度系數的非線性變化，利用徑向基函數神經網絡模型模擬的剛度系數計算控制器控制律中的參數，進而獲得當前時刻的線圈電流以控制磁懸浮轉子，提高磁懸浮轉子的穩定性，實現磁懸浮轉子的高精度控制。此外，由于徑向基函數神經網絡模型具有分布式并行處理信息、信息分布存儲的特點，因此使用徑向基函數神經網絡模型，可以有效提高磁懸浮轉子控制的容錯能力。

結合第一方面，在第一方面的第一實施例中，徑向基函數神經網絡模型的構建步驟包括：

獲取電磁軸承非線性電磁力數學模型和被懸浮轉子動力學模型；

根據電磁軸承非線性電磁力數學模型和被懸浮轉子動力學模型，得到磁懸浮轉子非線性數學模型，磁懸浮轉子非線性數學模型中包括第一參數和第二參數；