[发明专利]一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统

权利要求书

1.一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统，其特征在于，包括：磁悬浮主轴和磁悬浮控制板，

所述磁悬浮主轴包括：转子、电机驱动和位移传感器；

所述位移传感器，用于采集转子位移信号；

所述电机驱动，用于在转子悬浮后，驱动转子旋转；

所述磁悬浮控制板包括：悬浮控制模块、电流驱动模块和转速估计模块；

所述悬浮控制模块，用于在转子悬浮前根据转子位移信号产生电流控制信号；

所述电流驱动模块，用于接收电流控制信号后控制转子悬浮；

所述转速估计模块，用于对转子旋转时的转子位移信号进行滤波，得到估计信号和正交信号，利用估计信号和正交信号估计转子转速；

所述转速估计模块内部具有转速估计器，所述转速估计器包括二阶广义积分器滤波模块和锁频环模块，

所述二阶广义积分器滤波模块，用于利用传递函数对转子旋转时的转子位移信号进行滤波，得到估计信号、正交信号和误差信号；

所述锁频环模块，用于根据估计信号、正交信号和误差信号，跟踪估计出转子转速；

所述二阶广义积分器滤波模块中传递函数为：

其中，x为转子旋转时的转子位移信号，x₁为估计信号，x₂为正交信号，e为误差信号，s为拉普拉斯算子，k为增益调节参数，D(s)、Q(s)和E(s)分别为估计信号、正交信号和误差信号的传递函数，ω′为估计出的转子转速；

所述锁频环模块中跟踪估计的具体实现方式为：

ω′＝-∫Γ·γ·e·x₂+ω₀

其中，Γ为锁频环积分增益系数，为增益归一化系数，ω₀为初始转速。

2.如权利要求1所述的一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统，其特征在于，所述磁悬浮主轴还包括：驱动线圈，

所述驱动线圈，用于在电流驱动模块接收电流控制信号后，产生电流和磁力，控制转子悬浮。

3.如权利要求1或2所述的一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统，其特征在于，所述磁悬浮控制板还包括：位移采样模块，

所述位移采样模块，用于在转子悬浮前，将位移传感器采集的转子位移信号传输至悬浮控制模块，在转子旋转时，将位移传感器采集的转子位移信号传输至转速估计模块。

4.如权利要求1或2所述的一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统，其特征在于，所述磁悬浮主轴包括前端X轴、前端Y轴、后端X轴、后端Y轴以及径向Z轴5个自由度，每个自由度均包括转子和位移传感器，电机驱动在径向XY平面驱动转子旋转。

5.如权利要求4所述的一种磁悬浮主轴基于转子位移的转速监测系统，其特征在于，所述转速估计模块，用于对前端X轴、前端Y轴、后端X轴、后端Y轴、前端XY轴或者后端XY轴的转子旋转时的转子位移信号进行滤波，得到估计信号和正交信号，利用估计信号和正交信号估计转子转速。