[发明专利]一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法

权利要求书

1.一种磁悬浮轴承转子系统，其特征在于：包括转子、提供x方向电磁吸力的电磁铁一、提供y方向电磁吸力的电磁铁二、检测所述转子x方向位移的位移传感器一、检测所述转子y方向位移的位移传感器二和控制器；所述转子在受电磁铁一与电磁铁二的支承作用下，分别检测转子x方向和y方向位移的位移传感器一与位移传感器二将检测到的位移信息反馈给控制器得到控制电流，进而将所述控制电流输送给电磁铁一与电磁铁二，使得所述转子稳定悬浮在指定位置。

2.一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法，其特征在于：所述高回转精度控制系统包括径向磁悬浮轴承转子位移传感器检测系统和变控制参数控制器，所述高回转精度控制方法包括以下步骤：

1)对径向x和y方向位移检测与辨识：所述径向磁悬浮轴承转子位移传感器检测系统为检测转子x方向位移的位移传感器一、检测转子y方向位移的位移传感器二，所述检测转子x方向位移的位移传感器一、检测转子y方向位移的位移传感器二可实时将检测转子位移量反馈给变控制参数控制器，用于计算最终控制量；所述径向x和y方向位移检测与辨识包括对振动频率与幅值辨识，得到的径向x和y方向的转子振动位移幅值与转子旋转频率，并将该数值用于后续的回转精度控制；

2)变控制参数控制器的设计：所述变控制参数控制器是将步骤1)中辨识得到的径向x和y方向的转子振动位移幅值与转子旋转频率作为输入信号，根据理论计算或实验调试得出的控制参数进行控制参数的自动获取。

3.根据权利要求2所述的一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法，其特征在于：步骤1)中所述高回转精度控制方法是采用二阶广义积分-锁频环对位移传感器检测到的各个自由度下的转子位移进行辨识，通过实时辨识与计算，可获得转子径向x和y方向的振动幅值与转子的旋转频率。

4.根据权利要求3所述的一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法，其特征在于：将上述待辨识的转子位移信号与辨识提取后的振动位移作差作为误差数值，并将该误差数值作为反馈量进行闭环迭代计算，最终使得提取的同频量不含有噪声成分且几乎不具有相位滞后。

5.根据权利要求4所述的一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法，其特征在于：所述径向x和y方向的转子振动位移幅值与转子旋转频率是通过特定的数学方法进行频率和幅值的求解，该求解结果将会作为输入量输入至变控制参数控制器中进行最终控制参数的计算。

6.根据权利要求5所述的一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法，其特征在于：所述变控制参数控制器还包含PID控制器模块、比例与微分控制系数可变模块和微分系数线性分段模块，所述PID控制器是基本的保证稳定悬浮转子的控制器，所述比例与微分控制系数可变模块是为了调整磁悬浮轴承径向x和y方向刚度从而实现回转精度可控，所述微分系数线性分段模块是为了保证有合适的微分系数与不断变化的比例系数匹配实现转子系统具有合适的阻尼。

7.根据权利要求6所述的一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法，其特征在于：所述PID控制器模块、比例与微分控制系数可变模块和微分系数线性分段模块相连接，若x方向的转子振动幅值变小，则增大x方向控制器中的比例系数，同时减小y方向的比例系数，若x方向的转子振动幅值变大，则减小x方向控制器中的比例系数，同时增大y方向的比例系数，增大或减小比例系数的过程可以视为增大或减小了该方向的轴承支承刚度，从而改变转子的振动位移大小；所述分段线性微分系数可以根据比例系数的变化在合适的范围内波动，进而保障系统的稳定性。