[发明专利]LMS自适应滤波无轴承电机的不平衡激振力补偿方法

权利要求书

1.一种LMS自适应滤波无轴承电机的不平衡激振力补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、测量电机转子的旋转机械角速度ω_r和转子实时径向位移x(k)，由ω_r构造LMS滤波器的双参考信号x₁(k)和x₂(k)；

(2)、将x(k)、x₁(k)和x₂(k)送入LMS滤波器，由不平衡振动位移信号的估计算式：得到转子不平衡振动位移的估计值其中，w₁(k)和w₂(k)为权值；计算得到当前误差利用权值调整算式对w₁(k)和w₂(k)进行权值调整，其中，μ(k)为步长因子，其调整函数为：μ(k)＝a×[1-exp(-|c×e(k)|³)]，其中，a和c是调节步长因子随误差变化的参数，a＞0,用于控制步长因子调整函数的取值范围,保证不平衡振动位移的跟踪快速性和收敛稳定性；0＜c＜1,用于控制步长因子调整函数的形状，并以作为误差e(k)绝对值的临界点将步长因子调整阶段分为自适应慢调步长阶段与自适应快调步长阶段；

0＜μ(k)＜1/λ_max，λ_max是输入信号自相关矩阵的最大特征值；在所述自适应慢调步长阶段，当不平衡位移跟踪误差e(k)绝对值进入范围内时,所述步长因子调整函数在较小的步长因子变化范围内自适应慢调步长因子μ(k)，且在误差e(k)接近零处变化缓慢；在所述自适应快调步长阶段，当不平衡位移跟踪误差e(k)绝对值大于时，所述步长因子调整函数加快跟踪速度自适应快调步长因子μ(k)；

(3)、重复步骤(1)-(2)，直至达到稳态时，得到的即为转子不平衡振动位移的最佳估计值；

(4)、对转子不平衡振动位移的最佳估计值进行转子同步旋转变换、零值给定值的闭环反馈调节及反转子同步旋转变换，即得到不平衡振动补偿控制力信号

2.根据权利要求1所述LMS自适应滤波无轴承电机的不平衡激振力补偿方法，其特征在于，步骤(1)中所述LMS滤波器的双参考信号x₁(k)和x₂(k)为：其中，T为采样周期，kT表示信号采样时刻。

3.根据权利要求1所述LMS自适应滤波无轴承电机的不平衡激振力补偿方法，其特征在于，其中所述电机转子的实时径向位移信号x(k)是水平方向α的转子径向位移信号α(k)或垂直方向β的转子径向位移信号β(k)，由此得到的为水平方向α的转子不平衡振动位移的最佳估计值或垂直方向β的转子不平衡振动位移的最佳估计值

4.根据权利要求3所述LMS自适应滤波无轴承电机的不平衡激振力补偿方法，其特征在于，步骤(4)中所述转子同步旋转变换的方法是将转子不平衡振动位移信号最佳估计值转换成uv坐标系的转子不平衡振动位移直变信号，当为水平方向的转子不平衡振动位移估计值时，转子不平衡振动位移直变信号为当为垂直方向的转子不平衡振动位移估计值时，转子不平衡振动位移直变信号为其中，该uv坐标系为与转子同步旋转的转子机械坐标系，其位置角是θ_r(k)＝∑ω_r(k)T，T为采样周期。

5.根据权利要求4所述LMS自适应滤波无轴承电机的不平衡激振力补偿方法，其特征在于，步骤(4)中所述零值给定值的闭环反馈调节是指在所述uv坐标系中对所述转子不平衡振动位移直变信号进行零给定值的闭环反馈控制，经PID控制器调节计算，得到所述uv坐标系的不平衡振动补偿控制力信号，由转子不平衡振动位移直变信号得到的不平衡振动补偿控制力信号为由转子不平衡振动位移直变信号得到的不平衡振动补偿控制力信号为

6.根据权利要求5所述LMS自适应滤波无轴承电机的不平衡激振力补偿方法，其特征在于，步骤(4)中所述反转子同步旋转变换是将所述uv坐标系的不平衡振动补偿控制力信号转换成αβ坐标系的不平衡振动补偿控制力信号由变换得到的αβ坐标系的不平衡振动补偿控制力信号为由变换得到的αβ坐标系的不平衡振动补偿控制力信号