[发明专利]基于相位滞后补偿的磁悬浮飞轮同频振动力抑制方法及控制系统

摘要

本发明公开了一种基于相位滞后补偿的磁悬浮飞轮同频振动力抑制方法及控制系统，本发明针对磁悬浮飞轮，考虑转子质量不平衡，建立包含同频振动力的磁悬浮转子动力学模型，通过相移陷波器有效消除时变转速频率下控制电流中的同频扰动分量，再利用比例补偿项和额外补偿项完全消除位移刚度中的残余同频振动力，从而获得高精度和强鲁棒的时变同频振动力抑制性能，并对磁悬浮‑转子系统的主动振动控制具有参考意义。

主权项

1.一种基于相位滞后补偿的磁悬浮飞轮同频振动力抑制方法，其特征在于，通过引入调节相位得到的相移陷波器消除磁悬浮‑转子系统在时变转速频率下控制电流中的同频扰动分量，再通过用于抑制考虑功率放大器相位滞后的位移刚度中残余同频振动力的比例补偿项和额外补偿项以消除磁悬浮‑转子系统的位移刚度中的残余同频振动力；具体包括以下骤：1)考虑转子质量不平衡，建立包含同频振动力的磁悬浮转子动力学模型；2)设计用于消除时变转速频率下控制电流中同频扰动分量的相移陷波器，并在基本悬浮控制系统中嵌入相移陷波器，得到带有相移陷波器的悬浮控制系统；3)设计比例补偿项和额外补偿项；并在带有相移陷波器的悬浮控制系统中嵌入这两个补偿项，从而得到同频振动力控制系统；4)对步骤3)中得到的同频振动力控制系统进行稳定性分析，确定相移陷波器中调节相位的稳定性条件；5)确定额外补偿相位γ；6)通过相移陷波器消除时变转速频率下控制电流中的同频扰动分量，再通过比例补偿项和额外补偿项有效抑制位移刚度中的残余同频振动力；所述基本悬浮控制系统包括悬浮控制器、功率放大器和磁轴承；步骤2)中，设计相移陷波器表示如下：其中，Ω表示磁悬浮飞轮转子的转速，ρ是相移陷波器的增益系数，表示调节相位，用于在时变转速频率下进行自我调节而保证整个闭环系统的稳定性，以抑制时变转速频率下控制电流中同频扰动分量；相移陷波器嵌入基本悬浮控制系统时，其信号提取点放在基本悬浮控制器的输入端，信号插入点放在位移误差信号处，相移陷波器与基本悬浮控制器串联，得到带有相移陷波器的悬浮控制系统；位移误差信号处是指给定位移信号x^*与实际转子位移信号x之间的位移差。