[发明专利]一种测定磁悬浮控制力矩陀螺径向磁轴承刚度特性的方法

摘要

一种测定磁悬浮控制力矩陀螺径向磁轴承刚度特性的方法，包括径向磁轴承力的测试和刚度特性计算方法。本发明在径向给定分别为零位移、正位移、负位移下转动框架，测量框架转速和径向悬浮电流，利用陀螺进动性原理由框架转速算出径向磁轴承力；基于拟合得到的轴承力-电流函数，计算径向磁轴承电流刚度和位移刚度关于电流的特性，为磁悬浮转子系统高稳定性高精度控制器的设计提供必要条件。本发明利用磁悬浮控制力矩陀螺自身测定径向磁轴承刚度特性，相对其他方法简便易行，更适用于实际系统，且可以推广到其它具有陀螺效应的磁悬浮转子系统。

主权项

1.一种测定磁悬浮控制力矩陀螺径向磁轴承刚度特性的方法，其特征在于实现步骤如下：(1)径向零位移下的框架转速和径向悬浮电流测试：使磁悬浮转子自转转速稳定在额定值，设定转子径向给定位移为零，以不同转速转动框架，测量框架转速和径向磁轴承线圈电流，重复2～5次；(2)径向正位移下的框架转速和径向悬浮电流测试：使磁悬浮转子自转转速稳定在额定值，设定转子径向给定位移h_m1为正偏0.05～0.2倍允许位移，以不同转速转动框架，测量框架转速和径向磁轴承线圈电流，重复2～5次；(3)径向负位移下的框架转速和径向悬浮电流测试：使磁悬浮转子自转转速稳定在额定值，设定转子径向给定位移h_m2为负偏0.05～0.2倍允许位移，以不同转速转动框架，测量框架转速和径向磁轴承线圈电流，重复2～5次；(4)测试数据处理：将框架转速乘以系数得到磁悬浮控制力矩陀螺径向轴承力，其中H为磁悬浮转子角动量，l_m为径向磁轴承中心到磁悬浮转子中心的距离；对多次重复测量的相同框架转速下同一径向通道磁轴承线圈电流求平均值，作为该径向通道悬浮电流的测量结果；(5)拟合径向磁轴承力-电流函数：对任一径向通道，分别利用零位移、正位移h_m1、负位移h_m2三种情况下的磁轴承力和径向悬浮电流的数据，通过拟合得出三种情况下该径向通道的磁轴承力-电流函数f(i，0)、f(i，h_m1)、f(i，h_m2)；(6)计算径向磁轴承电流刚度特性和位移刚度特性：将磁悬浮转子零位移时任一径向通道的磁轴承力-电流函数f(i，0)对电流i求导，得到磁悬浮转子径向位移为零时该径向通道的电流刚度-电流特性k_i(i)；将磁悬浮转子在正位移h_m1、负位移h_m2时的径向磁轴承力-电流函数f(i，h_m1)和f(i，h_m2)差分，得到磁悬浮转子径向位移为零时的径向位移刚度-电流特性k_h(i)，即ki(i)=df(i,0)dikh(i)=f(i,hm2)-f(i,hm1)hm2-hm1.]]>