同步坐标变换的径向混合磁轴承系统谐波干扰抑制方法

２０１９年第３８卷第２期 传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）

ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００—９７８７（２０１９）０２—００２３—

０４同步坐标变换的径向混合磁轴承系统谐波干扰抑制方法

*张 凯１，２，郑世强１，２

（１．北京航空航天大学惯性技术重点实验室新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北京１００１９１；

２．北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心，北京１００１９１）

摘 要：针对磁悬浮高速离心式鼓风机三次倍频谐波比较大的问题，提出一种新型基于同步坐标变换的倍频谐波抑制方法。对磁悬浮鼓风机系统的径向平动两自由度和转动两自由度分别用新方法筛选并滤除三次谐波，用变量重构的方法对系统建模，分析了系统的收敛性和稳定性，并提出一种变量重构的新应用方法。仿真结果表明：与传统自适应陷波器相比，基于同步坐标变换的陷波器在中速和高速时具有相似的陷波精度，但其具有更优的动态性能，计算量更小。关键词：磁悬浮鼓风机系统；同步坐标变换；四自由度；倍频谐波抑制

中图分类号：ＴＨ４４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—９７８７（

２０１９）０２—００２３—０４Ｈａｒｍｏｎiｃｄiｓｔｕｒｂａｎｃｅｓｕｐｐｒｅｓｓiｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎ

ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｏｒｄiｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔiｏｎｆｏｒｒａｄiａl ｈｙｂｒiｄ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙｓｕｓｐｅｎｄｅｄｂｌｏｗｅｒｓｓｙｓｔｅｍ；ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；４-ｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ（ＤＯＦ）

；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎｈａｒｍｏｎｉｃｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ０ 引 言与传统的机械轴承相比，磁悬浮轴承具有非接触、无摩擦、电磁力可控、精度高、噪声低、寿命长等优点［１］，广泛地应用在了磁悬浮鼓风机等高速旋转设备中，必将对我国工业化进程产生巨大的推进作用。倍频谐波干扰对磁轴承控制系统的稳定运行和控制精度都具有很大的影响。目前，对倍频谐波干扰抑制的研究按照谐波干扰的次数可划分为单谐波干扰抑制和多谐波干扰抑制。对于单谐波干扰抑制，主要有自适应陷波器的方法［２］，但具有动态响应慢、计算量相对较大的缺点。而对于多谐波干扰抑制主要有重复控制器［３］、自适应多频率追踪法［４］等。重复控制器有构造简单的优点，但动态响应比较慢。自适应多频率追踪法的计算量会随着抑制的倍频数目的增加而显著增加。而如果按照自由度划分的话，目前大部分研究方法主要

针对径向平动两自由度的谐波进行抑制研究，如文献［５］利收稿日期：

２０１８—０１—０２*基金项目：国家重点研发计划资助项目（２０１６ＹＦＢ０５００８０４）；国家自然科学基金资助项目（６１５７３０３２）３２万方数据