基于自适应偏置和速度观测器的磁悬浮转子振动控制方法技术

本发明专利技术涉及电磁轴承转子振动控制技术领域，具体涉及基于自适应偏置和速度观测器的磁悬浮转子振动控制方法，该控制方法主要包含基于速度观测器的PID算法和自适应偏置算法两个子模块，在基于速度观测器的PID算法中，采用速度观测器取代传统PID算法中的微分环节，增强了系统的抗噪声干扰能力；在自适应偏置算法中，根据转子基频振幅和基于速度观测器的PID输出共同决定偏置电流的大小，再将偏置电流与基于速度观测器的PID输出进行差分运算，得到电磁轴承线圈驱动电流，进而产生电磁力，保证转子稳定悬浮在指定位置。仿真结果表明，本发明专利技术提出的控制方法具有磁轴承线圈驱动电流小，发热少，节能，且抗噪声干扰能力强的特点。且抗噪声干扰能力强的特点。且抗噪声干扰能力强的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于自适应偏置和速度观测器的磁悬浮转子振动控制方法


[0001]本专利技术涉及磁轴承转子振动控制
，具体涉及基于自适应偏置和速度观测器的磁悬浮转子振动控制方法。

技术介绍

[0002]主动电磁轴承(active magnetic bearing, AMB)具有无磨损、寿命长、维护成本低、可运行转速高等传统永磁轴承无法比拟的优点，广泛应用于飞轮储能、压缩机、卫星姿态调整等领域。传统主动电磁轴承常采用差动控制方式，即在同一个自由度上有两个对置的磁铁在同时工作，这两个电磁铁的恒定偏置电流相同，控制电流大小相等，方向相反，控制电流大小与转子振动和控制策略有关。偏置电流与控制电流进行差分运算后再分别驱动两个电磁线圈，产生差动磁场。
[0003]这种差动布局使得正向力和负向力都能产生，有利于改善电磁轴承系统的动态性能。由于恒定偏置电流的存在，即便是控制电流为零时电磁轴承也存在一定电能损耗，并导致冗余功耗和系统发热。为减小偏置电流产生的电能损耗，国内外学者提出零偏置电流控制方法和变偏置电流控制方法。零偏置电流方式能显著减小气隙中磁感应强度和相关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于自适应偏置和速度观测器的磁悬浮转子振动控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1建立基于速度观测器的PID算法模块，借助基于速度观测器的PID算法模块得到控制电流i
c
；S2自适应偏置算法模块根据基于速度观测器的PID算法输出的控制电流i
c
产生自适应偏置电流I0；S3基于自适应偏置和速度观测器的磁悬浮转子振动控制方法，将偏置电流I0与控制电流i
c
进行差分运算，得到驱动控制信号，并通过功率放大器将驱动控制信号转化为电磁轴承的驱动电流；S4建立主动磁轴承电磁力非线性化数学模型，得到电磁力与控制电流和偏置电流之间的数学表达式；电磁力模型根据驱动电流得出磁轴承的输出电磁力，在电磁轴承中产生控制电磁力，使飞轮转子保持稳定悬浮。2.根据权利要求1所述的基于自适应偏置和速度观测器的磁悬浮转子振动控制方法，其特征在于，步骤S1中，速度观测器具体的速度观测算法如下：，式中，r为预设的位置信号，x1(t)和x2(t)分别为观测器观测到的位移信号和速度信号，表示对位移信号的求导，表示对速度信号的求导，R,α0, α1, α2,m
a
,n为观测器参数， R>0, α0, α1, α2>0，以及 m
a
和n都为正奇数，且m
a
>n。3.根据权利要求1所述的基于自适应偏置和速度观测器的磁悬浮转子振动控制方法，其特征在于，步骤S2中，自适应偏置算法模块根据基于速度观测器的PID算法模块输出的控制电流i
c
产生自适应偏置电流I0具体包括以下步骤：S21.提取出主动电磁轴承在x, y方向上运动时的基频振动信号的振幅，主动电磁轴承x方向的基频振动信号的振幅A
x
可表示为：，式中a
x
,b
x
是转子在x方向振动的傅里叶系数，x
A
(kT)为当前电磁轴承x端的振动信号，k为采样周期数，T为采样周期，N为采样个数；同理，主动电磁轴承y方向的基频振动信号的振幅A
y
可表示为：
，式中a
y
,b
y
是转子在y方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮亮，江弘钰，靳晓光，张孟雷，黄维健，周浩，蔡智恒，祝长生，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：