[发明专利]基于差分误差补偿的磁轴承转子位移测量方法

说明书

本发明提供基于差分误差补偿的磁轴承转子位移测量方法，属于精密测量技术领域。本发明以差分信号为自变量建立误差补偿方程，对差分信号中的误差进行补偿，通过误差补偿方程推导出转子在控制坐标系下的转子位移方程，求解转子在控制坐标系下的实时位移，进而求解定转子的在差动方向上的相对位移。本发明提出的基于差分误差补偿的磁轴承转子位移测量方法在不增加硬件成本的基础上，能有效解决差动测量过程磁轴承定转子相对位移难测量的问题，为磁轴承的稳定控制提供了一个良好的输入量。

技术领域

本发明涉及精密测量技术领域，具体涉及基于差分误差补偿的磁轴承转子位移测量方法。

背景技术

在主动电磁轴承系统中，当线圈中的电流为一定值时，定子对转子的电磁吸力随着定转子相对位移的减小而增大，因此定转子相对位移的测量精度是影响磁轴承稳定性的主要因素之一。在有位移传感器的电磁轴承中，差动测量因测量精度高而广泛应用于电磁轴承的转子位移测量中。若组成差动测量的两个位移传感器的位移特性为

u_1,2＝K_1,2d_1,2-c_1,2

式中u_1,2为第1第2个位移传感器的输出信号；d_1,2为第1第2个位移传感器的测量位移；K_1,2,c_1,2,为第1第2个位移传感器的位移特性常数。

则差分信号反应的仅是转子中心偏离检测中心的位移而不是定转子的相对位移，所以如果直接采用差分信号进行电磁轴承的控制，不仅无法准确计算出电磁力的大小，还会加大系统的控制难度，降低系统的稳定性。

因此，为了解决在差动测量下无法得到定转子相对位移的问题，本发明提出了一种基于差分误差补偿的磁轴承转子位移测量方法。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供基于差分误差补偿的磁轴承转子位移测量方法，解决了在检测中心与控制中心不重合下定转子相对位移计算难的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于差分误差补偿的磁轴承转子位移测量方法，包括以下步骤：

步骤(1)：将第一位移传感器和第二位移传感器成180°对称安装在定子凸极上，组成差动测量模型，确定两个位移传感器的位移特性常数K₁、K₂、C₁、C₂；确定两个位移传感器在转子未悬浮状态下的测量值D_d、D_u，D_d即位移传感器与转子的最小距离，D_u即位移传感器与转子的最大距离；确定转子直径D、定子内径D_S；任取一个传感器作为基准传感器，即认为该传感器的位移特性是标准的，差分测量的误差来自于另一个传感器；

步骤(2)：根据实时得到的差分信号△V_F计算位移传感器因位移特性不一致所引起的误差e，其误差方程为：

e＝K△V_F-C

式中

步骤(3)：基于步骤(2)得到的误差方程建立差分信号的误差补偿方程，计算理想差分信号△V_T：

△V_T＝△V_F(1-K)+C

步骤(4)：基于步骤(3)得到的理想差分信号△V_T计算转子中心在控制坐标系下的位移X：