[发明专利]一种磁轴承隔振与抗冲击控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种磁轴承隔振与抗冲击控制方法及系统，应用于磁轴承系统，方法包括：S1、根据不同的振动与冲击载荷工况，设计具有高静低动特性的力‑位移非线性动力学特性曲线；S2、根据力‑位移非线性动力学特性曲线中的系数，设置高静低动控制算法中的增益环节函数表达式f_p(e)；S3、根据工程应用的阻尼比需求，设置高静低动控制算法中的微分环节函数表达式f_d(e)；S4、将设置好的高静低动控制算法编程写入至磁轴承系统的控制器内，形成高静低动控制器。本发明所提供的方法及系统，利用磁轴承的主动可控性，用控制算法实现磁轴承具有高静低动的非线性动力学特性，即高的静承载力和低的动刚度。

技术领域

本发明涉及磁轴承隔振与抗冲击技术领域，具体涉及一种磁轴承隔振与抗冲击控制方法及系统。

背景技术

提升旋转机械的隔振与抗冲击性能在工业应用中具有非常重要的意义与价值。传统的旋转机械支承系统一般为被动支承系统，难以被设计为具有对旋转机械隔振与抗冲击有利的特性，且一旦结构确定，其动力学特性也将确定，难以再次改变。

此外，根据经典振动理论，对于线性磁轴承系统，在系统隔振性能与承载性能之间总有一个折中，即根据隔振原理，为了保证更好的隔振效果以及包括低频在内宽频带的隔振，支承系统的等效刚度越小越好，但越小的支承系统的刚度会导致静力下的被支承物体位移越大，即损失静承载力。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种磁轴承隔振与抗冲击控制方法及系统，不仅可以在兼顾承载力的同时保证优异的隔振与抗冲击性能，而且可以根据实际振动与冲击载荷工况，自由设计改变磁悬浮轴承的力-位移非线性动力学特性曲线，可以有效减小振动与冲击对磁悬浮旋转机械的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种磁轴承隔振与抗冲击控制方法，应用于磁轴承系统，所述磁轴承系统包括：磁轴承本体、控制器、功率放大器、位移传感器和转子，所述控制方法包括：

S1、根据不同的振动与冲击载荷工况，设计具有高静低动特性的力-位移非线性动力学特性曲线；

S2、根据所述力-位移非线性动力学特性曲线中的系数，设置高静低动控制算法中的增益环节函数表达式f_p(e)；

S3、根据工程应用的阻尼比需求，设置所述高静低动控制算法中的微分环节函数表达式f_d(e)；

S4、将设置好的高静低动控制算法编程写入至所述磁轴承系统的控制器内，形成高静低动控制器；

S5、所述高静低动控制器通过所述位移传感器以预设采样频率实时采集所述转子的位移；

S6、所述高静低动控制器将所述位移与参考位置比较后得到偏差值，根据所述增益环节函数表达式f_p(e)和所述微分环节函数表达式f_d(e)计算并生成相应的控制信号，并将所述控制信号输入所述功率放大器；

S7、所述功率放大器根据所述控制信号产生控制电流，控制所述磁轴承本体对所述转子的吸引力大小，对所述转子的位移进行修正；

S8、循环执行步骤S5-S7，直至断电。

进一步，如上所述的一种磁轴承隔振与抗冲击控制方法，步骤S1还包括：预估被支承物体振动响应与冲击响应的范围；

所述力-位移非线性动力学特性曲线满足：预估的振动响应在平衡位置附近的δ区域内的系统刚度在第一刚度范围内的第一位移范围内；预估的冲击响应在平衡位置附近的δ区域外的系统刚度在第二刚度范围内的第二位移范围内；所述系统刚度为所述力-位移非线性动力学特性曲线的曲率。