[发明专利]一种设计磁悬浮扁平高速转子系统陷波器参数的方法

权利要求书

1.一种设计磁悬浮扁平高速转子系统陷波器参数的方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)将磁悬浮扁平高速转子系统的考虑一阶弹性模态的动力学模型转化为复系数单变量开环传递函数；

(2)绘制不同转速时复系数单变量开环传递函数的双频Bode图；

(3)利用双频Bode图，计算各转速下一阶弹性模态的相角裕度；

(4)最后根据相角裕度设计抑制用陷波器的串连级数、中心频率和极点阻尼。

2.根据权利要求1所述的设计磁悬浮扁平高速转子系统陷波器参数的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的磁悬浮扁平高速转子系统的考虑一阶弹性模态的复系数单变量开环传递函数为：g_OL(s)＝g_oeff(s)g_ceff(s)，

其中和g_ceff(s)＝2l_ml_sk_ik_wk_sg_c(s)

分别表示等效控制器和等效被控对象，k_k和k_v分别为转子圆盘与转子转轴连接部位的等效角刚度和角阻尼系数，J_1rr和J_2rr分别为转子转轴和转子圆盘的赤道转动惯量，H₁＝2πJ_1zF_r和H₂＝2πJ_2zF_r分别为转子转轴和转子圆盘的角动量，F_r为转子转速，J_1z和J_2z分别为转子转轴和转子圆盘的轴向转动惯量，k_s为位移传感器灵敏度，k_w为功放的电流放大倍数，k_i和k_h分别为磁悬浮轴承的电流刚度和位移刚度，l_m和l_s分别为磁悬浮轴承和位移传感器到转子中心的水平距离，g_c(s)为PID控制器的传递函数，s为拉氏变换复数参量。

3.根据权利要求2所述的设计磁悬浮扁平高速转子系统陷波器参数的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的复系数单变量开环传递函数的双频Bode图包括正频Bode图和负频Bode图，正频Bode图包括幅频特性L(ω)和相频特性φ(ω)，负频Bode图包括幅频特性L(-ω)和相频特性φ(-ω)，并且将负频特性对折画到正频率区间。

4.根据权利要求3所述的设计磁悬浮扁平高速转子系统陷波器参数的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的计算各转速下一阶弹性模态的相角裕度的公式为：

其中γB和γF分别为一阶弹性模态后向涡动和前向涡动的相角裕度，f_a为L_B+的左限频率，f_f为L_F+的右限频率，L_B+为负频特性中L(-ω)＞0的高频频段，L_F+为正频特性中L(ω)＞0的高频频段。

5.根据权利要求4所述的设计磁悬浮扁平高速转子系统陷波器参数的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的设计抑制用陷波器的串连级数、中心频率和极点阻尼的方法为：

(1)陷波器串连级数n＝int{[max(|γ_B|，|γ_F|)+γ_o]/θ_max+1}，其中γ_o为校正后要求达到的相角裕度，θ_max为单级陷波器所能提供的最大相移，int表示取整；

(2)陷波器中心频率f_z＝f_b0，其中f_b0为F_r＝0Hz时LB+区域中最大幅度对应的频率；

(3)陷波器极点阻尼ζ_p由下式解出

gOL(s)[gnf(s)]n|Fr=Frmax=ej(π+γo)]]>

其中F_rmax为转子最高转速，为陷波器传递函数，ω_z＝2πf_z，f_z和ζ_p分别是陷波器中心频率和极点阻尼，s为拉氏变换复数参量。