[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

说明书

本发明公开了一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法，通过对径向磁悬浮轴承系统中位移信号的检测与辨识，利用二阶广义积分‑锁频环辨识得出在不平衡质量下激起的同频振动频率和幅值大小，将该径向辨识频率和幅值作为已知信息实时输入至回转精度补偿算法模块中，可以分别计算得出x方向、y方向磁悬浮轴承控制器的控制参数，最后，使得x方向和y方向的转子振幅的幅值大小相同或者将近，以达到提高转子回转精度的目的。本发明属于磁悬浮控制技术领域，具体是指一种不需要额外的设备，可充分利用磁悬浮技术的可测性、可主动控制等优势，且可用于磁悬浮电主轴系统以提高其回转精度的基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法。

技术领域

本发明属于磁悬浮控制技术领域，具体是指一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法。

背景技术

磁悬浮轴承技术应用于旋转机械领域具有无接触、无摩擦、无需润滑、自身具备检测功能、控制参数可在线调节等优点。

当磁悬浮轴承转子系统应用于电主轴时，要求轴承转子系统具有较高支承刚度和较为理想的回转精度。选择抗扰动能力强的控制方法对磁悬浮电主轴回转精度具有一定的提高，但是，由于其没有专门的以高回转精度为控制目标的控制器，因此较难实现对回转精度的大幅度提高，而为了大幅度提高回转精度，需要一种专门针对回转精度提高的控制方法。对于磁悬浮轴承转子来说，x方向和y方向在结构上理论上是完全一致的，然而由于实际不免存在加工误差，会导致轴承转子的各向异性，从而使得即使是同样的控制参数也会使得轴承径向两个方向的支撑刚度不同，进而导致在同样的不平衡质量作用下，转子的振动幅值不一致，且随着旋转频率的变化呈现一种非线性的关系。对于磁悬浮电主轴系统，可以利用磁悬浮技术可在线检测与主动控制的优势，进行回转精度的控制，只需要对两端径向磁轴承处的转子位移进行检测与辨识，并结合一定的控制手段便可以实现回转精度的提高，该方法无需额外的硬件设备，可节约成本。综上所述，该方法具有一定的研究价值。

发明内容

本发明针对现有磁悬浮电主轴的回转精度较高需求的问题，提出了一种不需要额外的设备，可充分利用磁悬浮技术的在线检测性、可主动实时控制等优势，控制方法简单且易于实现，且可用于磁悬浮电主轴系统以提高其回转精度的基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法。

本发明采取的技术方案如下：本发明一种磁悬浮轴承转子系统，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。

本发明一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法，包括高回转精度控制系统，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，变控制参数控制器即为控制器，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的辨识，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。