[发明专利]一种无轴承异步电机转子不平衡振动补偿控制方法

权利要求书

1.一种无轴承异步电机转子不平衡振动补偿控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、利用位移传感器获取的转子振动信号x，y，基于不平衡振动信号x，y提取得到转子径向两端的转子振动信号中x轴方向的基频信号e_x(t)和y轴方向的基频信号e_y(t)；

S2、将S1中得到的转子振动信号中的基频信号e_x(t)和e_y(t)作为判断依据，通过PD迭代算法迭代计算并输出转子的不平衡补偿信号系数α_c和β_c；S2中计算并输出转子的不平衡补偿信号系数的方法为：

S2.1、基于电机径向悬浮力绕组电流i_s2d和i_s2q构建补偿信号i_c(t)：

i_c(t)＝a_csin(ωt+φ)+β_ccos(ωt+φ)；

其中，α_c、β_c均为补偿信号系数，ω为电机角速度，φ为相位角，t为时间；

S2.2、通过PD迭代算法迭代更新补偿信号系数α_c、β_c，在迭代更新的过程中以转子位移变化量e_k(t)作为判断依据；

S2.2中迭代更新补偿信号系数的过程为：

S2.2.1、预设补偿信号系数α_c、β_c所对应的补偿量分别为S_α、S_β；

S2.2.2、在原补偿信号系数α_c、β_c上分别叠加补偿量S_α和S_β，得到新的补偿信号系数表示为：a_c+S_α和β_c+S_β；并将新的补偿信号系数代入补偿信号i_c(t)得到新的补偿信号；

S2.2.3、将新的补偿电流输入电机悬浮力控制模块，同时检测在x、y方向上的位移变化量Δa_e、Δβ_e并基于Δa_e、Δβ_e计算转子位移变化量e_k(t)；S2.2.3中计算转子位移变化量e_k(t)的方法为：

其中，T为采样周期，N为采样周期次数，a_ek、β_ek分别为第k次采样周期内在x、y方向上转子位移值，a_e(k-1)、β_e(k-1)分别为第k-1次采样周期内在x、y方向上转子位移值，e_x(t)、e_y(t)分别为在x、y方向转子基频位移实时测量值；

S2.2.4、若增加补偿量S_α和S_β后使转子位移变化量e_k(t)变小，则保存叠加补偿量后的补偿信号系数，即保存a_c+S_α和β_c+S_β；并将叠加补偿量后的补偿信号系数进行PD迭代，如下式：

其中，α_k、β_k为迭代k次时补偿信号系数，即α_k＝a_c+S_α；β_k＝β_c+S_β；α_k+1、β_k+1为迭代k+1次时补偿信号系数；k_p、k'_p分别为比例系数；G_P、G'_P为调节比例环节权重的权系数矩阵；G_D、G'_D为调节微分环节权重的权系数矩阵；A(s)为由S_α和S_β组成的满秩矩阵；并重复步骤S 2.2.2～2.2.3进行下一周期的补偿计算；

若增加补偿量S_α和S_β后使转子位移变化量e_k(t)变大，则不保存叠加补偿量后的补偿信号系数，即不保存a_c+S_α和β_c+S_β；并重复步骤S 2.2.2～2.2.3进行下一周期的补偿计算；

当迭代满足迭代结束条件时停止迭代，并输出此时的不平衡补偿信号系数[α_c,β_c]；PD迭代算法的结束条件是当输入第k次补偿信号后转子位移x、y能满足所设电机运行精度要求时，迭代算法停止。