一种基于参数在线辨识的变刚度补偿控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于参数在线辨识的变刚度补偿控制方法，包括建立单通道磁轴承刚度参数与温度关系模型，得到电流刚度和位移刚度受所述磁轴承变化的影响；在线辨识受温度影响的磁轴承线圈电阻值，得到辨识结果；基于所述电流刚度和位移刚度的变化和所述辨识结果，构建刚度补偿模型，得到PID控制器施加的补偿规律。本发明专利技术提出的基于在线辨识的变刚度补偿方法不仅可以实现磁悬浮转子的稳定悬浮，还能有效抑制磁悬浮电机变工况引起的时变温度情况下磁轴承转子系统的振动，提高了系统的可靠性，为高速高能量密度电机发热引起的磁轴承稳定控制问题提出了有效的解决方案。控制问题提出了有效的解决方案。控制问题提出了有效的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于参数在线辨识的变刚度补偿控制方法


[0001]本专利技术涉及磁轴承控制
，特别是涉及一种基于参数在线辨识的变刚度补偿控制方法。

技术介绍

[0002]磁轴承与传统机械轴承相比，定转子间无机械摩擦，因此可实现超高转速，加之无油润滑、振动小、使用寿命长等特点，使磁轴承技术广泛应用于工业生产、现代仪器制造等各领域。
[0003]高速高能量密度电机的发展趋势使工作转速不断提高，结构更加紧凑，体积不断减小，电机的能量密度显著提高。高速永磁电机高频供电时，定子绕组电流和铁心中磁通交变频率增高导致电机定子损耗增大，产生的热量传导至磁轴承定子引起温升。另外，高速转子的高风磨耗和磁轴承处的涡流损耗也会产生大量热。但是，小体积意味着更小的散热面积，而且电机冷却条件有限，电机内部主要损耗部件的温度会急剧上升。磁轴承处温度升高会使得线圈的电阻增大，从而导致控制系统相应刚度的减小。特别是温升幅度较大时，系统刚度下降情况变得更加严重，当系统受到扰动时的响应能力变弱，高速转子系统失稳的概率变大。因此为了磁轴承转子系统的稳定运行，必须在控制算法中对变刚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于参数在线辨识的变刚度补偿控制方法，其特征在于，包括：建立单通道磁轴承刚度参数与温度关系模型，得到电流刚度和位移刚度受所述磁轴承变化的影响；在线辨识受温度影响的磁轴承线圈电阻值，得到辨识结果；基于所述电流刚度和位移刚度的变化和所述辨识结果，构建刚度补偿模型，得到PID控制器施加的补偿规律。2.根据权利要求1所述的基于参数在线辨识的变刚度补偿控制方法，其特征在于，所述建立单通道磁轴承刚度参数与温度关系模型的过程包括：构建差动模式下单通道磁轴承电磁力的数学模型；在功率放大器等效驱动电压不变时，基于所述数学模型，得到随偏置电流改变的所述电流刚度和所述位移刚度：其中，α
cu
为线圈电阻温度系数，T0为初始环境温度，T
t
为当前温度，k
iz0
和k
hz0
分别称为磁轴承标称电流刚度和位移刚度，Δk
iz
和Δk
hz
分别为磁轴承电流刚度和位移刚度受温度影响的变化量，k
z
为与磁轴承线圈匝数、磁极面积、真空磁导率有关的系数，I
z0
为磁轴承偏置电流，i
z
为磁轴承控制电流，δ0是转子悬浮在中间位置时的电磁间隙。3.根据权利要求1所述的基于参数在线辨识的变刚度补偿控制方法，其特征在于，所述在线辨识受温度影响的磁轴承线圈电阻值的过程包括：计算磁轴承工作时的传递函数，将所述磁轴承工作时的传递函数转换为离散差分方程；基于所述离散化差分方程结合遗忘因子递推最小二乘辨识算法，通过控制器实时接收到的磁轴承线圈的电流、电压信息，对当前温度下的绕组线圈电阻进行辨识。4.根据权利要求3所述的基于参数在线辨识的变刚度补偿控制方法，其特征在于，在所述在线辨识的过程中，使用指数加权的误差平方和作为代价公式：其中，V是所选取的代价函数，λ为遗忘因子，i
m
为磁轴承线圈中的控制电流，ψ(k)是数据矩阵，θ(k)为参数向量，T为离散化系统的采样时间，N为数据点个数。
5.根据权利要求1所述的基于参数在线辨识的变刚度补偿控制方法，其特征在于，所述构建刚度补偿模块的过程包括：依据当前磁悬浮转子的位移以及磁轴承线圈电阻，计算磁轴承施加变刚度补偿后的控制器输出控制量，并对所述磁轴承刚度的变化进行自适应地补偿。6.根据权利要求5所述的基于参数在线辨识的变刚度补偿控制方法，其特征在于，通过磁轴承温度升高前原系统动力学模型与受温度影响后的系统动力学模型进行对比求解，得到所述磁轴承施加变刚度补偿后的控制器输出控制量u
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，麻文月，周金祥，郑世强，孙茂林，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：