[发明专利]一种磁悬浮系统动态测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮系统动态测试系统，用于对磁悬浮机电设备中的磁悬浮系统的指定被测模块在闭环状态下进行动态特性测试，特别适用于获取磁悬浮电机、磁悬浮控制力矩陀螺等磁悬浮机电设备中磁悬浮系统的指定被测模块的动态特性。

背景技术

磁悬浮轴承支承相对于传统机械轴承支承具有无接触、无润滑、无磨损、振动小、功耗低、允许转子高速旋转及可主动控制等特点，在机床、透平机械、离心机、鼓风机和航空航天等领域有广阔的应用前景。磁悬浮控制系统结构复杂，包括位移传感器、电流传感器、控制器、功率放大器、磁轴承、转子等部分。为了设计在工作频率范围内性能优良的磁悬浮控制器，需要对磁悬浮系统的各个模块进行动态特性测试，得到各个模块在不同频率处的频率响应。现有动态特性测试工具主要是动态信号分析仪，动态信号分析仪是硬件和分析软件构成，能从表示物理量的电信号中分析其特性参数，它可从时域、频域和幅值域分析被测信号，广泛应用于振动、冲击等测量与分析领域，但这种方案需要增加专门的测试设备，而且无法测试磁悬浮控制系统的内部过程变量，FFT变换需要大量运算，对硬件要求较高，进行闭环测试时，引出信号经过的环节较多，混入大量线路噪声，并有转换延时，造成测试结果不准确。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有磁悬浮动态测试技术的不足，提供一种磁悬浮系统动态特性测试系统。

本发明的技术解决方案是：一种磁悬浮系统动态特性在线测试系统，主要包括激励单元、节点选择单元、跟踪带通滤波单元、自适应辨识单元和频率特性提取单元，其中节点选择单元根据磁悬浮系统被测模块的位置选择激励输入节点、被测模块前输出节点和被测模块后输出节点，激励单元构造出两个正余弦正交信号，将正弦信号叠加到激励输入节点，将正余弦信号送入自适应辨识单元中。跟踪带通滤波单元构造出通带中心频率实时跟踪激励信号频率且通带宽度可调的带通滤波器，从被测模块前输出节点和被测模块后输出节点引出信号经过跟踪带通滤波单元进行滤波处理后输送到自适应辨识单元，自适应辨识单元用激励单元构造的正余弦信号分别对两个滤波后的输出节点引出信号进行鲁棒自适应拟合并得到权重系数阵W₁、W₂，频率特性提取单元根据W₁、W₂实时计算得到被测模块在当前频率处幅度和相位，整个扫频频率段的幅度和相位信息组合成被测模块的幅频特性曲线和相频特性曲线。

所述的跟踪带通滤波单元由滤波器系数计算模块和滤波处理模块组成。滤波器系数计算模块根据激励单元输出的当前信号频率和设定的通带宽度计算得到带通滤波器系数；滤波处理模块采用计算得到的带通滤波器系数对节点选择单元所选通的两个节点输出信号进行实时滤波处理。

所述的自适应辨识单元利用激励模块输出的正弦信号及与其正交的余弦信号对滤波后的两个节点引出信号进行鲁棒自适应拟合，自适应步长依据拟合误差实时调整。

所述的频率特性提取单元由幅度提取模块、相位提取模块、幅频特性提取模块和相频特性提取模块组成。幅度提取模块根据自适应辨识模块的拟合权重系数阵W₁、W₂计算被测模块在当前频率处的幅度响应，相位提取模块根据自适应辨识单元的拟合权重系数阵W₁、W₂计算被测模块在当前频率处的相位响应，幅频特性提取模块和相频特性提取模块把整个测试频率段的幅度响应和相位响应组合成被测模块的幅频特性曲线和相频特性曲线，得到被测模块的动态特性。