[发明专利]一种磁悬浮旋转机械的不平衡量辨识与振动抑制控制系统

权利要求书

1.一种磁悬浮旋转机械的不平衡量辨识与振动抑制控制系统，其特征在于：包括控制器（1）、功放（2）、电磁铁转子（3）、位移传感器（4）、不平衡量辨识（5）和前馈补偿（6）；其中位移传感器（4）实时检测电磁铁转子（3）的位置，将转子的位移量转化为电压信号输出；不平衡量辨识模块（5）接收位移传感器（4）输出的位移信号，通过基于坐标变换法的陷波器辨识出位移信号中的同频振动信号，作为产生补偿电流刚度力和位移刚度力模块的输入信号；在前馈补偿通道（6）中通过引入功放的逆模型，在功放输入端叠加适当的控制信号，使功放（2）产生一个电流信号，该电流刚度力正好可以补偿位移刚度力；控制器（1）接收参考输入信号，位移反馈信号和同频位移补偿信号，运行磁轴承稳定控制算法，产生控制信号；磁轴承功放（2）接收控制器产生的非同频控制信号与前馈补偿（6）产生的同频位移刚度力补偿控制信号输出电流信号对电磁铁转子（3）施加主动控制，实现转子的稳定悬浮并使不平衡振动力近似为零。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮旋转机械的不平衡量辨识与振动抑制控制系统，其特征在于：不平衡量的辨识是基于坐标变换法的新型陷波器实现，具体为：首先利用传感器实时获取转子的转速，进而产生坐标变换阵T(Ωt)，将在传感器坐标系下测量得到的转子几何中心M的位置信号转换到转子坐标系下，如下式所示：

xryr=T(Ωt)xsys=cos(Ωt+θ)-sin(Ωt+θ)sin(Ωt+θ)cos(Ωt+θ)xsys]]>

其中[x_s y_s]^H为几何中心M在传感器坐标系下测量的位置值，[x_r y_r]^H为几何中心M在转子系下的坐标值，Ω为转子旋转的角速度，t为时间，θ初始相位；

转子的几何中心M在传感器坐标系下的运动轨迹为圆，将转子的几何中心M在传感器坐标系下的位置信号转换到转子坐标系下，则转子的几何中心M在转子坐标系下位置信号将是一个常值，通过低通滤波器提取出转子的几何中心M在转子系下的位置信息，低通滤波器的传递函数G(s)为：

G(s)=112πΔfs+1]]>

其中Δf为低通滤波器的带宽，s为拉普拉斯算子；

滤波得到的直流信号经过坐标反变换，又变为了交流信号，而这个交流信号也就是与转速同频的振动信号，即实现了同频位移信号的辨识，如下式所示：

x^cy^c=T^(Ωt)x^ry^r=cos(Ωt+θ)sin(Ωt+θ)-sin(Ωt+θ)cos(Ωt+θ)x^ry^r]]>

其中x^ry^rH]]>为[x_r y_r]^H经过低通滤波器后提取出的直流信号值，x^cy^cH]]>为同频位移信号，为矩阵T(Ωt)的逆，Ω为转子旋转的角速度，t为时间，θ初始相位。