[发明专利]转子不平衡系数变步长多边形迭代搜寻的不平衡补偿方法

摘要

本发明公开了一种转子不平衡系数变步长多边形迭代搜寻的不平衡补偿算法。包括信号处理、不平衡系数辨识和补偿输出：信号处理是根据位移传感器获取的转子振动信号与转子转速及相位检测装置获取的转子转速和相位信号，计算得到转子振动信号中基频量的幅值；不平衡系数辨识是以转子振动信号中基频量的幅值为判断依据，通过变步长多边形迭代搜寻方法辨识获得不平衡系数；补偿输出是依据不平衡系数产生不平衡补偿电流，输入到电磁线圈中对转子的不平衡振动进行抑制。本发明可应用于带有主动控制单元的主动转子系统，实现对主动转子系统的不平衡进行在线补偿，以对转子系统在整个转速范围内加减速运行过程中的不平衡振动进行抑制。

主权项

1.一种转子不平衡系数变步长多边形迭代搜寻的不平衡补偿方法，其特征在于：包括实时并依次进行的信号处理(2)、不平衡系数辨识(3)和补偿输出(4)步骤：信号处理(2)是根据位移传感器获取的转子振动信号e(kT)与转子转速及相位检测装置获取的转子转速ω和相位信号计算得到转子两端的转子振动信号e(kT)中基频量的幅值E(k)；不平衡系数辨识(3)是以转子振动信号e(kT)中基频量的幅值E(k)为判断依据，通过变步长的多边形迭代搜寻方法，辨识计算后输出转子的不平衡系数补偿输出(4)是依据不平衡系数产生不平衡补偿电流i_c，用不平衡补偿电流i_c输入到电磁线圈中对转子的不平衡振动进行抑制；所述信号处理(2)针对转子其中一端，在离散采样下获得的转子振动信号具体是：先建立垂直于转子轴向的xy平面坐标系，x方向和y方向与所述位移传感器所采集的转子振动信号中转子振动的方向对应一致；然后采用以下公式计算获得转子其中一端沿x方向的基频振动信号的幅值：其中，k表示采样周期数，T表示采样周期，N表示采样个数，ω为转子的旋转角速度，e_ax表示转子其中一端离散采集到的沿x方向的振动信号，a_ax表示转子其中一端离散采集到的沿x方向的振动信号e_ax中基频成分的正弦分量，b_ax表示转子其中一端离散采集到的沿x方向的振动信号e_ax中基频成分的余弦分量；同时采用以下公式计算获得转子其中一端沿y方向的基频振动信号的幅值：其中，e_ay表示转子其中一端离散采集到的沿y方向的振动信号，a_ay表示转子其中一端离散采集到的沿y方向的振动信号e_ay中基频成分的正弦分量，b_ay表示转子其中一端离散采集到的沿y方向的振动信号e_ay中基频成分的余弦分量；再采用以下公式计算获得转子其中一端振动信号中的基频量的幅值E(k)：其中，E(k)表示转子其中一端振动信号中的第k个采样周期时刻的基频量的幅值；所述的不平衡系数辨识(3)是对不平衡系数进行辨识，设置辨识值的初始值(α,β)，从辨识值的初始值开始，采用多边形迭代搜寻(3‑1)方法实时调整方向进行搜寻，搜寻以幅值E(k)最小为目标，在多边形迭代搜寻(3‑1)进行的同时采用变步长算法(3‑2)实时改变搜寻步长，使辨识值无限接近目标值，最终输出的辨识值(α,β)作为目标值作为最终的不平衡系数；所述的多边形迭代搜寻(3‑1)具体是初始时刻用任意搜寻步长沿任意方向开始搜寻，每一步搜寻后对方向进行判断调整再继续进行下一步搜寻：当判断搜寻方向正确时，不改变方向；当判断搜寻方向错误时，改变方向；所述的变步长算法(3‑2)是在多边形迭代搜寻(3‑1)每一步搜寻后对方向进行判断调整的同时，对步长也进行判断调整，再继续进行下一步搜寻：当判断搜寻方向正确时，减小步长；当判断搜寻方向错误时，增大步长；改变步长计算为：R(k)＝R(0)·E(k)/E_c其中，R(k)为当前步长，R(0)为初始步长，E_c为搜寻启动阈值。