[发明专利]一种永磁偏置混合磁轴承电流刚度和位移刚度确定方法

权利要求书

1.一种永磁偏置混合磁轴承位移刚度和电流刚度确定方法，其特征在于实现步骤如下：

(1)建立磁悬浮转子的简谐运动动力学方程：

(Jrr+mlp2)α..+kh(lp+lm)2sinα+kpkiks(lp+ls)sinα-mglpsinα=0]]>

其中J_rr是磁悬浮转子的径向的转动惯量，m为磁悬浮转子质量，g为重力加速度常数，α为磁悬浮转子径向转动角位移，l_p为保护轴承中心到磁悬浮转子中心的垂直距离，l_m为永磁偏置混合磁轴承中心到磁悬浮转子中心的垂直距离，l_s为位移传感器中心到磁悬浮转子中心的垂直距离，k_s为位移传感器增益，k_i永磁偏置混合磁轴承电流刚度，k_h为永磁偏置混合磁轴承位移刚度，k_p为控制器比例增益；由于保护间隙小，最大径向角位移α不超过3″，sinα可相似变换等于α，得到简化的简谐运动动力学方程：

(Jrr+mlp2)α..+kh(lp+lm)2α+kpkiks(lp+ls)α-mglpα=0;]]>

(2)对步骤(1)中的简化的简谐运动动力学方程进行拉普拉斯变换，表示为

(Jrr+mlp2)s2+kh(lp+lm)2+kpkiks(lp+ls)-mglp=0]]>

其中s为拉普拉斯算子；令s＝jw，得到磁悬浮转子简谐运动的振荡频率w的平方项w²与控制器比例增益k_p的关系表达式为

w2=kpki·ks(lp+ls)(Jrr+mlp2)+kh(lp+lm)2-mglp(Jrr+mlp2);]]>

(3)进行悬浮实验，采用比例微分控制，单自由度稳定悬浮磁悬浮转子，逐渐减少控制器的微分系数，直至磁悬浮转子出现持续、稳定的振荡，记录此时的k_p和w；

(4)改变控制器比例增益k_p，重复步骤(3)，测量多组数据，通过拟合，得到以k_p为自变量，w²为因变量的一元线性回归方程为

w²＝K·k_p+C

其中K为一元线性回归方程的斜率，C为一元线性回归方程的截距；

根据步骤(2)中k_p与w²的关系表达式，得到永磁偏置混合磁轴承电流刚度k_i和位移刚度k_h为

ki=K(Jrr+mlp)ks(lp+ls)kh=C(Jrr+mlp)-mglp(lp+lm)2.]]>

2.根据权利要求1所述的一种永磁偏置混合磁轴承位移刚度和电流刚度确定方法，其特征在于：所述步骤(4)中一元线性回归方程的斜率和截距利用数据拟合的最小二乘法获得。