(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210708009.2 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 本元智慧科技有限公司 地址 315800 浙江省宁波市北仑区小港街 道陈山西路128号1幢1号3楼3 -15 申请人 武汉科技大 学 (72)发明人 刘江　罗浩杰　邱莲莲　岳成亮　 陈恒峰　张波涛　 (74)专利代理 机构 上海泰博知识产权代理有限 公司 31451 专利代理师 钱文斌 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) F16C 32/04(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种飞轮储能主动磁悬浮轴承系统不平衡 控制方法 (57)摘要 本发明涉及一种飞轮储能主动磁悬浮轴承 系统不平衡控制方法， 在转子周边设置位移传感 器， 将位移传感器通过带频率估计单元的自适应 陷波器与控制器相连， 包括以下步骤： 建立含不 平衡质量的主动磁悬浮轴承系统模 型， 并推导不 平衡力在x、 y方向的分量表达式； 确定所述自适 应陷波器的传递函数， 并通过所述自适应陷波器 提取所述转子位移信号中的同频振动信号； 通过 自适应陷波器的输出信号估计所述转子的转速， 并确定估计转速的表达式； 将经过带频率估计单 元的自适应陷波器后得到的不平衡同频量反馈 回主动磁悬浮轴承系统中， 以消除同频电流， 实 现转子的自动平 衡。 本发明在无需外加转速传感 器情况下实现了 磁悬浮飞轮的自动平衡 。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115169028 A 2022.10.11 CN 115169028 A 1.一种主动磁悬浮轴承系统不平衡控制方法， 其特征在于， 在转子周边设置位移传感 器， 将所述 位移传感器通过 带频率估计单 元的自适应陷波器与控制器相连， 包括以下步骤： (1)建立含不平衡质量的主动 磁悬浮轴承系统模型， 并推导不平衡力在x、 y方向的分量 表达式； (2)确定所述自适应陷波器的传递函数， 并通过所述自适应陷波器提取所述转子位移 信号中的同频振动信号； (3)通过自适应陷波器的输出信号估计所述 转子的转速， 并确定估计转速的表达式； (4)将经过带频率估计单元的自适应陷波器后得到的不平衡同频量反馈回主动磁悬浮 轴承系统中， 以消除 同频电流， 实现转子的自动平衡。 2.根据权利要求1所述的主动磁悬浮轴 承系统不平衡控制方法， 其特征在于， 所述步骤 (1)中主动磁悬浮轴承系统模型为： 其中， xc和yc为转子的几何中心C在固 定坐标系O‑xy中的坐标， xg和yg为转子的质心G在固定 坐标系O‑xy中的坐 标， e为转子的偏心 距， φ为转子的旋转角度。 3.根据权利要求2所述的主动磁悬浮轴承系统不平衡控制方法， ， 其特征在于， 所述步 骤(1)中不平衡力在x、 y方向 的分量表达式为： 其中， fux和fuy分 别为不平衡力在x、 y方向上的分量， 和 分别是转子的旋转角速度和旋转角加速度， m为转 子的质量。 4.根据权利要求1所述的主动磁悬浮轴 承系统不平衡控制方法， 其特征在于， 所述步骤 (2)中所述自适应陷波器的两相传递函数为： 令s＝jω， 当 所述自适应陷波器的增益ζ不为零时， 则有： 其 中， D(s)和Q(s)分别表示自适应陷波器的两相传递函数， X1(s)和X2(s)分别为 所述自适应陷 波器的两相 输出信号， s为拉普拉斯算子， Ω为所述自适应陷波器的中心频率， ω表示实际 转子转速， ΔΩ为 转速的一个极小值。 5.根据权利要求4所述的主动磁悬浮轴 承系统不平衡控制方法， 其特征在于， 所述步骤 (2)中当估计转速为所述自适应陷波器的中心频率Ω时， 输出信号X1(s)将完全跟踪输入的 转子的位移信号v， 输出信号X2(s)为与输出信号X1(s)幅值绝对值相等的正交信号， 此时与 转速同频的不平衡振动量被提取 出来。 6.根据权利要求5所述的主动磁悬浮轴 承系统不平衡控制方法， 其特征在于， 所述步骤 (3)中通过 估计所述转子的转速， 其中， x1和x2分权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115169028 A 2别表示输出信号X1(s)的值和输出信号X2(s)的值。 7.根据权利要求6所述的主动磁悬浮轴 承系统不平衡控制方法， 其特征在于， 所述控制 器通过积分闭环控制使估计转速 无限接近所述自适应陷波器的中心频率Ω， 所述积分闭 环控制表达式为： 其中， k0是积分闭环控制的增益系数， s是拉普拉斯 算子。 8.根据权利要求7所述的主动磁悬浮轴 承系统不平衡控制方法， 其特征在于， 所述带频 率估计单 元的自适应陷波器的传递 函数表示 为： 9.根据权利要求8所述的主动磁悬浮轴 承系统不平衡控制方法， 其特征在于， 所述主动 磁 悬 浮 轴 承 系 统 从 不 平 衡 扰 动 dx到 控 制电 流 ic的 传 递 函 数 表 达 式 为 ： 其中， Q(s) ＝s2+2ζ Ωs+Ω2， Gs(s)、 Gp(s)、 C(s)、 A(s)分别是位移传感器、 转子、 控制器和功率放大器的 传递函数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115169028 A 3