[发明专利]一种磁悬浮飞轮高精度主动振动控制系统

权利要求书

1、一种磁悬浮飞轮高精度不平衡振动控制系统，其特征在于：包括：磁轴承控制器(1)、电流传感器(3)、功放(6)、PWM调制(7)和位移传感器(8)，电流传感器(3)与磁轴承线圈(4)和磁轴承控制器(1)相连，用于检测磁轴承线圈(4)中电流并将检测值送至磁轴承控制器(1)；功放(6)与PWM调制(7)和磁轴承线圈(4)相连，用于将调制后的PWM信号放大输出至磁轴承线圈(4)，对飞轮转子施加主动控制；PWM调制(7)与磁轴承控制器(1)和功放(6)相连，用于将磁轴承控制器(1)生成的控制量进行PWM调制以输出到功放(6)；位移传感器(8)与飞轮转子(5)和磁轴承控制器(1)相连，用于检测飞轮转子(5)的位移信号并将检测值送至磁轴承控制器(1)；磁轴承控制器(1)由稳定控制器(2)、磁力补偿(9)、偏心估计(10)和第一作用开关(11)组成，稳定控制器(2)接收位移传感器(8)的输出，稳定控制器(2)的输出与电流传感器(3)的输出作和，与磁力补偿(9)的输出作差后作为PWM调制(7)的输入；第一作用开关(11)与位移传感器(8)和偏心估计(10)相连，用于控制是否将位移传感器(8)的输出送至偏心估计(10)；偏心估计(10)接收第一作用开关(11)的输出信号，其输出送至磁力补偿(9)，同时负反馈至位移传感器(8)的输出端；磁力补偿(9)以偏心估计(10)的输出作为输入，其输出被稳定控制器(2)输出与电流传感器(3)输出之和所减去后送至PWM调制(7)；其中稳定控制器(2)用于对飞轮进行稳定控制，偏心估计(10)用于确定飞轮转子不平衡量的大小和位置，并对转子不平衡量进行补偿以减小飞轮转子的不平衡振动，同时确定磁力补偿(9)的大小和位置，磁力补偿(9)用于对飞轮转子悬浮气隙波动所引起的不平衡磁拉力进行补偿，以减小位移负刚度引起的飞轮转子的振动，其大小和位置由偏心估计(10)确定，第一作用开关(11)用于确定偏心估计(10)和磁力补偿(9)的作用时刻。

2、根据权利要求1所述的磁悬浮飞轮高精度主动振动控制系统，其特征在于：所述的磁力补偿(9)的补偿公式为：Ke=Ki-1KxTxTs-1=(-bs+a)kx(as-bs)ki(as-a)kx(as-bs)ki00(-bs+b)kx(as-bs)ki(as-b)kx(as-bs)ki0000(-bs+a)kx(as-bs)ki(as-a)kx(as-bs)ki00(-bs+b)kx(as-bs)ki(as-b)kx(as-bs)ki,]]>式中，K_e为位移负刚度补偿矩阵，K_i表征磁轴承电流刚度矩阵，k_i为磁轴承电流刚度值，K_x表征磁轴承位移刚度矩阵，k_x为磁轴承位移刚度值，T_x、T_s为传感器坐标和磁轴承坐标的变换矩阵，a、b为径向两端磁轴承跨距，a_s、b_s为径向两端传感器跨距。