申请/专利权人：北京航空航天大学;北京航空航天大学宁波创新研究院

申请日：2022-05-30

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN115016267B

主分类号：G05B13/04

分类号：G05B13/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2022.09.23#实质审查的生效;2022.09.06#公开

摘要：本发明公开了一种磁悬浮转子奇次谐波振动力抑制方法，步骤：建立包含质量不平衡和传感器谐波的磁悬浮转子动力学模型，基于二阶双模奇次重复控制器对磁悬浮转子奇次谐波振动力进行抑制，最后采用粒子群算法对二阶双模奇次重复控制器的权重因子和控制增益进行参数离线优化。二阶双模奇次重复控制器能实现奇次谐波分量的精确抑制，提高系统在转子转频摄动时的频率波动鲁棒性，同时减少延迟单元数以提高计算效率，加快系统的收敛速度。本发明中的二阶双模奇次重复控制器结构简单，在实际应用中很方便，适用于存在转子质量不平衡和传感器谐波的磁悬浮转子系统奇次谐波振动力的抑制。

主权项：1.一种磁悬浮转子奇次谐波振动力抑制方法，其特征在于：基于粒子群参数优化二阶双模奇次重复控制器实现，包括以下步骤：步骤1：建立包含质量不平衡和传感器谐波的磁悬浮转子动力学模型，如下： 所建立的磁悬浮转子动力学模型等号左侧表示磁悬浮转子产生的磁轴承力，等号右侧表示磁悬浮转子在质量不平衡和传感器谐波两个扰动源的作用下产生包含谐波分量的磁轴承振动力，式中，m为转子的质量；xI和yI分别为转子在X轴、Y轴方向的平动位移；Δqx和Δqy分别为转子在X轴、Y轴方向的静不平衡分量；qsrx和qsry分别为转子在X轴、Y轴方向的传感器谐波分量；Gcs为磁轴承控制器的传递函数；Gws为功率放大器的传递函数；ks为位移传感器的增益系数；ki和kh分别为电流刚度和位移刚度；s为拉普拉斯算子；·s为对应物理量的拉普拉斯变换表达式；步骤2：基于步骤1中的磁悬浮转子动力学模型，设计基于二阶双模奇次重复控制器，实现磁悬浮转子奇次谐波振动力抑制；在二阶双模奇次重复控制器中引入提高频率波动鲁棒性的权重因子w，以及调节响应速度和稳态精度的控制增益k1、k2；以谐波电流作为基于二阶双模奇次重复控制器的输入，使二阶双模奇次重复控制器在奇次谐波频率点处产生无穷增益，并将基于二阶双模奇次重复控制器的输出反馈至磁悬浮转子系统的功率放大器输入端，实现奇次谐波振动力的有效抑制；同时针对加入二阶双模奇次重复控制器的磁悬浮转子系统，提出一个稳定性判据，根据稳定性判据设计相位补偿环节并选取权重因子和控制增益，在保证加入基于二阶双模奇次重复控制器后闭环系统稳定性的同时，兼顾闭环系统的频率波动鲁棒性和动态特性；步骤3：采用粒子群算法对二阶双模奇次重复控制器的参数进行离线优化，基于步骤2中的稳定性判据，确立二阶双模奇次重复控制器中权重因子w和控制增益k1、k2三个参数的取值范围，建立基于二阶双模奇次重复控制器的磁悬浮转子系统仿真模型，将权重因子w和控制增益k1、k2作为粒子群算法中粒子群内一个粒子的三个维度，选择时间乘绝对误差积分ITAE准则作为适应度函数，通过粒子群算法智能化选取权重因子和控制增益的最优参数值；利用二阶双模奇次重复控制器中使用粒子群算法优化后的参数值，完成磁悬浮转子奇次谐波振动力抑制。

全文数据：

权利要求：

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