[发明专利]一种磁悬浮旋转关节转子周期扰动自适应抑制系统

权利要求书

1.一种磁悬浮旋转关节转子周期扰动自适应抑制系统，其特征在于，包括：磁悬浮转子模态控制单元、平动扰动自适应抑制单元、转动扰动自适应抑制单元、周期扰动评价单元；

磁悬浮转子模态控制单元对位置传感器A和位置传感器B检测到的转子位置进行模态转换，得到转子模态姿态量，分别进行转动模态和平动模态控制，然后转换成各控制量，给磁轴承提供控制电流，控制转子回到目标位置；

周期扰动评价单元给旋转关节电机发送指令角速度，控制磁悬浮转子定转速旋转，并对位置传感器A和位置传感器B输出的磁悬浮转子A、B端位置进行频谱分析，将频谱分析得到的扰动谐波次数N传送给平动扰动自适应抑制单元和转动扰动自适应抑制单元，作为扰动力矩抑制的参考。

平动扰动自适应抑制单元加在与磁悬浮转子模态控制单元中平动控制器平行位置，对平动模态中谐波次数为N的扰动力矩进行自适应控制，消除N次谐波扰动量；

转动扰动自适应抑制单元加在与磁悬浮转子模态控制单元中转动控制器平行位置，对转动模态中谐波次数为N的扰动力矩进行自适应控制，消除N次谐波扰动量。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮旋转关节转子周期扰动自适应抑制系统，其特征在于：所述磁悬浮转子模态控制单元包括位置传感器A、位置传感器B、分散姿态量-模态姿态量转换模块、平动模态控制器、转动模态控制器、模态控制量-分散控制量转换模块、功率放大器A、电流传感器A、磁轴承A、功率放大器B、电流传感器B、磁轴承B以及磁悬浮转子；

位置传感器A检测转子A端位置S_a，位置传感器B检测转子B端位置S_b，送入分散姿态量-模态姿态量转换模块，得到平动姿态量S_tran和转动姿态量S_rotate，将平动姿态量S_tran送入平动模态控制器得到平动控制量CTR_tran，将转动姿态量S_rotate送入转动模态控制器得到转动控制量CTR_rotate，将S_rotate和CTR_rotate送入模态控制量-分散控制量转换模块得到A端电流控制量和B端电流控制量，分别经过A端功率放大器和B端功率放大器后得到A端绕组电压控制量和B端绕组电压控制量，分别施加给磁轴承A和磁轴承B，形成A、B端磁轴承绕组控制电流，提供电磁力，控制磁悬浮转子悬浮在目标位置。

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮旋转关节转子周期扰动自适应抑制系统，其特征在于：假设周期扰动评价单元给旋转关节电机发送控制指令角速度为Vel_zl，则频谱分析后，扰动谐波次数

其中，f_N为主要频谱成分的频率，并依据f_N处的频谱幅值大小评价谐波扰动大小。

4.根据权利要求3所述的一种磁悬浮旋转关节转子周期扰动自适应抑制系统，其特征在于：平动扰动自适应抑制单元平动模态中谐波次数为N的扰动力矩进行自适应控制，具体为：

将伺服控制单元测量角位置θ引入到平动扰动自适应抑制单元；

乘以扰动谐波次数N，得到Nθ；

然后对Nθ进行正余弦变换得到sin(Nθ)和cos(Nθ)；

对sin(Nθ)和cos(Nθ)进行相移处理；

乘以平动姿态量S_tran和增益系数A_tran；

然后分别进行积分运算；

将积分运算结果与sin(Nθ)和cos(Nθ)分别相乘并相加后得到平动扰动自适应抑制量；

与平动控制量CTR_tran相加后送入磁悬浮转子模态控制单元的模态控制量-分散控制量转换模块。

5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮旋转关节转子周期扰动自适应抑制系统，其特征在于：对sin(Nθ)和cos(Nθ)进行相移处理，得到和乘以平动姿态量S_tran和增益系数A_tran，得到和

6.根据权利要求5所述的一种磁悬浮旋转关节转子周期扰动自适应抑制系统，其特征在于：分别进行积分运算得到

7.根据权利要求6所述的一种磁悬浮旋转关节转子周期扰动自适应抑制系统，其特征在于：将积分结果与sin(Nθ)和cos(Nθ)分别相乘并相加后得到平动扰动自适应抑制量：