[发明专利]一种检控定子固连式磁悬浮旋转关节在线动平衡系统

说明书

本发明涉及一种检控定子固连式磁悬浮旋转关节在线动平衡系统，主要包整周期旋转控制单元、转子系统单元、磁悬浮控制单元、同频电流提取单元、校正质量解算单元和自对中控制单元。整周期旋转控制单元构造出与转子同步的正弦信号和余弦信号，提供给自对中控制单元和同频电流提取单元，同时控制转子系统单元中的转子稳定旋转；磁悬浮控制单元控制转子系统单元中的转子稳定悬浮；自对中控制单元控制转子系统单元中的转子悬浮中心为其几何轴，对转子四个径向通道进行自对中控制；同频电流提取单元提取转子系统单元中的磁轴承绕组中与转子同频的电流成分，即绕组同频电流成分，校正质量解算单元根据绕组同频电流成分解算平衡转子所需校正量。

技术领域

本发明涉及一种检控定子固连式磁悬浮旋转关节在线动平衡系统，适用于对传感器和磁轴承均在定子上的磁悬浮系统进行在线动平衡。

背景技术

磁悬浮轴承支承相对于传统机械轴承支承具有无接触、无磨损、振动小、可主动控制等特点，在磁悬浮飞轮、磁悬浮控制力矩陀螺和磁悬浮旋转关节等航天精密机电产品中有广阔的应用前景。

磁悬浮旋转关节旋转部分为非旋转体，并且上面安装有多种单机设备，其质量分布无法精确估计和测量。同时，虽然磁悬浮旋转关节旋转转速低，但转子部分质量及转动惯量都极大，以上均会导致磁悬浮旋转关节具有较大的残余不平衡。而为提高磁轴承线性度和去除位移负刚度，磁悬浮旋转关节采用洛伦兹力式磁轴承，其承载力较小。残余不平衡量影响关节悬浮控制精度，无法达到磁悬浮旋转关节悬浮控制精度。较大的残余不平衡甚至会超过磁轴承的最大承载力，导致出现转子碰到保护轴承的现象。因此，必须对磁悬浮旋转关节旋转部分进行高精度动平衡。

检控定子固连式磁悬浮旋转关节的传感器和磁轴承均安装在定子上，不随转子旋转，也即是上平台固定，下平台旋转，可为整星下平台高精度动平衡提供配重需求。

现有动平衡方法主要是影响因素法，振形平衡法(或称模态平衡法)及联合平衡法。这些方法均需要多次启车试重，影响平衡效率。且现有平衡方法多使用振动传感器测量不平衡量，而磁悬浮旋转关节转速极低，振动极小，影响平衡精度。虽然也可以使用转子旋转轴偏离几何轴的大小去估计转子不平衡(转子几何轴与惯性主轴的偏移量)，但其要求支撑是线性的，而磁悬浮转子偏移磁轴承磁中心较大时的磁悬浮支撑是非线性的，亦影响平衡精度。

综上所述，磁悬浮旋转关节不平衡量较大，严重影响系统控制精度，现有动平衡方法在旋转关节这种低转速旋转体上应用时，具有精度低、效率低的问题。因此需要寻找一种高效、高精度动平衡方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种检控转子固连式磁悬浮旋转关节在线动平衡系统，可对传感器和磁轴承均在定子上的磁悬浮系统进行在线动平衡，使用自对中控制单元控制转子绕其几何轴旋转，然后使用同频电流提取单元提取磁轴承绕组同频电流，校正质量解算单元根据同频电流量直接解算平衡转子所需校正质量。

本发明所采用的技术方案是：

一种检控定子固连式磁悬浮旋转关节在线动平衡系统，包括：整周期旋转控制单元、转子系统单元、磁悬浮控制单元、同频电流提取单元、校正质量解算单元和自对中控制单元；

整周期旋转控制单元构造出与转子同步的正弦信号和余弦信号，提供给自对中控制单元和同频电流提取单元，同时控制转子系统单元中的转子稳定旋转；磁悬浮控制单元控制转子系统单元中的转子稳定悬浮；自对中控制单元控制转子系统单元中的转子悬浮中心为其几何轴，对转子四个径向通道进行自对中控制；同频电流提取单元提取转子系统单元中的磁轴承绕组中与转子同频的电流成分，即绕组同频电流成分，校正质量解算单元根据绕组同频电流成分解算平衡转子所需校正量。