[发明专利]多陷波器并联的磁悬浮转子振动谐波抑制方法及系统

摘要

本发明公开了一种多陷波器并联的磁悬浮转子振动谐波抑制方法及系统，包括依次连接在一起的并联相移陷波器、磁悬浮控制器、磁轴承转子，其中，并联相移陷波器的信号提取点放在磁悬浮控制器的输入端，并联相移陷波器的信号插入点放在位移误差信号处，发明针对磁悬浮转子，考虑转子质量不平衡和传感器振动的影响，建立包含谐波扰动的磁悬浮转子动力学模型，通过并联不同相移的多个陷波器有效抑制变转速频率下谐波电流的不同频率扰动分量，进而有效抑制谐波振动，同时保证系统的闭环稳定性，并对磁悬浮‑转子系统变速情况下的谐波抑制问题具有参考意义。

主权项

1.一种多陷波器并联的磁悬浮转子振动谐波抑制方法，其特征在于，包括以下骤：步骤1)，采集转子转速、谐波的直流分量、谐波的直流分量，考虑转子质量不平衡和传感器振动，建立包含谐波扰动的磁悬浮转子动力学模型；步骤2)，搭建带有以并行模式连接的多个相移陷波器的闭环控制系统，明确相移陷波器的插入方式；步骤21)，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；传统的陷波器通常具有如下的传递函数形式：其中，N(s)为传统陷波器的传递函数，s为拉普拉斯算子，Q表示转子转速，ε是相移陷波器的增益系数；步骤22)，在传统陷波器的基础上引入调节相位φ，构成相移陷波器，表示如下：多相移陷波器并联表示为：等价形式为：其中，N_ms(s)表示并联的多相移陷波器，n表示谐波次数，调节相位φ在时变转速频率下进行自我调节以保证整个闭环系统的稳定性，从而达到消除时变转速频率下控制电流中同频扰动分量的效果；步骤3)，根据步骤2得到的相移陷波器设计具有相同相移的多个并联相移陷波器，稳定闭环系统；步骤4)，根据步骤2)搭建的闭环控制系统，对谐波电流抑制闭环系统进行稳定性分析，确定不同相位并联的多陷波器下整个系统的稳定条件；步骤5)，根据步骤2)、步骤3)和步骤4)，利用有多个不同相位并联的相移滤波器对谐波电流进行有效抑制：并行模式下不同相位并联的相移滤波器的抑制性能显示如下：              其中，k＝1，2，...，n‑1，n，N_p(s)表示灵敏度函数，s表示拉普拉斯算子，ε表示相移陷波器的增益系数，N_md(s)表示并联相移陷波器的传递函数，Ω表示转子转速，n表示第几次谐波，j表示虚数单位，具有并行模式不同相位并联的相移滤波器的闭环系统中从e(s)到x_d(s)的传递函数表示为：将整个系统的特征方程表示为：其中，G_Nd(s)表示闭环系统中从e(s)到x_d(s)的传递函数，G_c(s)表示磁悬浮控制器，P(s)表示磁轴承转子，q(s)表示整个系统的特征方程，在ε＝0的情况下，根是s＝±jΩ，±j2Ω，...，±jnΩ，在虚轴附近的根应该配置在左半复平面，对ε求导，满足下列式中所示的所有条件，以使整个系统是稳定的：根据上式求导可推导出在全转速范围内不同频率下系统稳定的条件为：根据基本磁悬浮控制系统的灵敏度函数的相角变化，对不同频率的转速进行分段处理，从而在各转速段选取满足上述稳定性条件的相移陷波器的调节相位值。