[发明专利]一种磁轴承控制方法及其控制平台

权利要求书

1.一种磁轴承控制方法，所述磁轴承控制方法适用于高功率储能飞轮系统，其特征在于，包含以下过程：

步骤1位移控制指令X_cmd(k)与位移反馈模块输出的位移反馈信号x(k-1)比较产生磁轴承位移偏差信号，经抗噪声干扰数字滤波器滤波整形后输入分散PID和交叉解耦位置控制器，其中，k为当前采样时刻、k-1为上一个采样时刻；

步骤2分散PID和交叉解耦位置控制器根据输入的、经滤波整理的磁轴承位移偏差信号，生成相应的电流控制指令i_cmd(k)；

步骤3所述电流控制指令i_cmd(k)与线圈电流反馈模块实时反馈的线圈电流i(k-1)比较产生电流偏差控制指令，经高带宽电流控制器处理生成相应的电压控制信号v(k)；

步骤4所述电压控制信号v(k)和位移反馈模块输出的位移反馈信号x(k-1)输入磁轴承线圈非线性动态模型，经所述磁轴承线圈非线性动态模型处理生成当前的线圈电流i(k)；

步骤5所述线圈电流i(k)和位移反馈模块输出的位移反馈信号x(k-1)输入磁轴承力学模型，通过所述磁轴承力学模型计算生成磁轴承作用力f_m(k)；

步骤6所述磁轴承作用力f_m(k)作用于磁轴承-转子动力学模型，由磁轴承-转子动力学模型生成当前的转子位移信号x(k)并传送给位移反馈模块，从而形成磁轴承位移闭环控制。

2.如权利要求1所述磁轴承控制方法，其特征在于，所述磁轴承控制方法通过抗噪声干扰数字滤波器对磁轴承位移偏差信号中的高频噪声进行抑制，增加磁轴承控制器高速范围内的稳定性。

3.如权利要求1所述磁轴承控制方法，其特征在于，所述磁轴承控制方法采用双环控制，外环采用抗积分饱和的数字式分散PID和交叉解耦为核心的位置闭环，同时内嵌高动态电流闭环，保证宽速域范围内磁轴承稳定性和位置跟踪的精度。

4.如权利要求1或3所述磁轴承控制方法，其特征在于，所述分散PID和交叉解耦位置控制器采用抗积分饱和的数字式PID和交叉解耦的控制结构，当积分通道达到阈值上限则切换为PD控制方式，否则采用PID控制方式；交叉解耦算法采用位移交叉反馈串联速度交叉反馈的控制结构，提高对高速转子陀螺效应的抑制能力。

5.如权利要求1所述磁轴承控制方法，其特征在于，所述高带宽电流控制器采用阈值预调整的bang-bang控制算法处理输入的电流偏差控制指令生成当前控制周期线圈电流方向和电压控制信号v(k)。

6.如权利要求1所述磁轴承控制方法，其特征在于，所述位移反馈模块和线圈电流反馈模块均采用一阶保持器来进行状态采样，从而有i(k)＝i(k-1)和x(k)＝x(k-1)。

7.如权利要求1所述磁轴承控制方法，其特征在于，所述磁轴承控制方法适用于单通道磁轴承位移闭环控制，还适用于多通道磁轴承位移闭环控制。