[发明专利]一种同频扰动抑制方法和系统

说明书

本发明公开了一种同频扰动抑制方法，包括首先同频扰动作用在磁轴承转子上，通过转子系统输出的位移信号反馈到比例微分控制器，产生具有干扰作用后的控制电流信号；将所述位移信号和所述控制电流信号共同作为干扰观测器的输入；所述位移信号包括扰动信号，利用扰动信号与控制信号截止频率的不同，将扰动信号通过低通滤波器，将扰动观测器观测的信号抵消实际扰动，进而抑制同频扰动力。本发明的有益效果：本发明能够利用扰动信号与控制信号截止频率的不同，将扰动信号通过低通滤波器，将扰动观测器观测的信号抵消系统的实际扰动，进而抑制同频扰动力，且能够实现较宽转速范围内的同频扰动抑制。

技术领域

本发明涉及磁轴承系统主动振动控制的技术领域，尤其涉及基于扰动观测器的磁轴承转子系统的同频扰动抑制的方法和系统。

背景技术

随着磁轴承的应用到各种工业中如：磁悬浮飞轮储能系统、高速离心机、航空航天领域；同频扰动主要是由于转子的动静不平衡导致的，转子自身质量的不平衡导致质心与几何中心不在一条线上，从而产生离心力即同频干扰力；从而影响转子的旋转轨迹。由于同频扰动的存在，会使得几何轴与惯性轴的偏差增大，最终能够导致转子失稳，所以抑制同频扰动是必须的。例如用于飞轮储能系统中，扰动会使得转子的旋转变得不稳，影响系统的储能效率。因此振动力必须尽可能地减小到一个很小的量级。因此在一个较宽的速率范围内消除时变频率的同频扰动是磁轴承系统中的很有挑战性的一个控制问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种同频扰动抑制方法，抑制磁轴承转子系统中的同频扰动力。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种同频扰动抑制方法，包括首先同频扰动作用在磁轴承转子上，通过转子系统输出的位移信号反馈到比例微分控制器，产生具有干扰作用后的控制电流信号；将所述位移信号和所述控制电流信号共同作为干扰观测器的输入；所述位移信号包括扰动信号，利用扰动信号与控制信号截止频率的不同，将扰动信号通过低通滤波器，将扰动观测器观测的信号抵消实际扰动，进而抑制同频扰动力。

作为本发明所述的同频扰动抑制方法的一种优选方案，其中：具体还包括以下步骤，建立包含同频扰动力的转子本体的动力学模型；将所述动力学模型结合比例微分控制器，并通过设置比例微分控制器的结构，构建闭环的转子系统；所述转子系统中加入扰动观测器构建同频扰动抑制闭环系统，包括将所述转子系统的位移输出和比例微分控制器的输出共同作为扰动观测器的输入，然后经过低通滤波器，进行实时计算系统扰动；确定比例微分控制器的参数，包括比例系数和微分系数。

作为本发明所述的同频扰动抑制方法的一种优选方案，其中：转子本体的所述动力学模型G_p(s)为：

其中，

式中k_ilx、k_irx；k_ily、k_iry分别是x和y方向上的磁轴承电流刚度，k_slx、k_srx；k_sly、k_sry分别是x和y方向上的磁轴承位移刚度，i_lx、i_rx；i_ly、i_ry分别是x和y方向上用于产生电磁力的控制电流。