[发明专利]一种基于电流试重的磁悬浮转子不平衡量在线辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于电流试重的磁悬浮转子不平衡量在线辨识方法，用于磁悬浮转子动平衡过程中静和动不平衡量的辨识，尤其适用于磁悬浮控制力矩陀螺的陀螺房不便拆卸的场合。

背景技术

磁悬浮控制力矩陀螺是空间站等大型航天器实现姿态控制的关键执行机构。转子采用的是磁轴承支撑的方式，相对传统的机械接触式轴承来说，具有无接触摩擦、长寿命、低能耗、无需润滑等特点。

转子在加工、制造与组装等过程中，由于加工、安装等误差，转子的惯性轴和几何轴不重合，存在不平衡量。现有技术中，主要通过主动振动控制和在线动平衡的方法降低残余不平衡量对磁悬浮设备的影响。主动振动控制实现转子绕惯性轴旋转，消除传递给基座的扰振力，但是本身也存在缺点：不能同时实现零电流和零位移状态，高速大不平衡量的情况下转子的跳动增加涡流损耗等。

目前，在线动平衡主要通过加减质量块实现转子的惯性轴和几何轴的重合来减小振动；其中，不平衡量的辨识精度直接影响在线动平衡的效果，在线动平衡过程中不平衡量的辨识方法主要有以下三种：第一种是利用影响系数法进行辨识，采用加减质量块进行试重，需要多次启车，而对于磁悬浮转子而言，如磁悬浮控制力矩陀螺的转子，不宜拆卸。第二种是在实现零位移控制的基础上，间接的测量不平衡量，但是控制算法会影响原系统的稳定性。第三种是建立磁悬浮转子系统模型，根据不平衡位移响应，反推出不平衡量；对于磁悬浮转子系统模型的建立，一类是依据牛顿定律直接建立磁悬浮转子系统模型，但是该类不平衡量辨识精度低；另一类是先识别出磁悬浮转子系统模型后再辨识出不平衡量，但是该类辨识方法只是针对静不平衡量的辨识，且必须已知功率放大器的逆模型，由于功率放大器特性随温度、电流等发生变化，难以精确建模，影响转子不平衡量的辨识精度。

发明内容

本发明的目的：克服现有方法的不足，一种基于电流试重的磁悬浮转子不平衡量在线辨识方法，采用电流试重，不需要建立功放的逆模型，通过两次加入试重电流求出转子位移与电流的传递函数，实现磁悬浮转子一次启车就能够辨识出转子的静和动不平衡量，具有不影响原系统的稳定性，操作简单和辨识精度高等优点。

本发明的技术解决方案：一种基于电流试重的磁悬浮转子不平衡量在线辨识方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）建立磁悬浮转子的静和动不平衡量数学模型

静不平衡量为转子几何中心和质心的位移，动不平衡量为转子几何轴相对惯性轴的扭转角位移；静不平衡量在转子中心面固连坐标系Oεη中表示为：

rxry=lcosθlsinθ]]>

其中，l是转子中心面内转子几何中心与质心的距离，θ是转子中心面固连坐标系Oεη的Oε坐标轴与l的夹角，l、θ是与转子静不平衡量有关的待定参数，r_x为l在Oε轴的分量，r_y为l在Oη轴的分量。

动不平衡量采用欧拉角表示为：