基于自抗扰控制器和坐标变换的BSRM转子不平衡振动补偿控制

李雪林+孙玉坤+陈佳驹

摘 要： 磁悬浮开关磁阻电机（BSRM）在运行时由于转子的不平衡振动会使系统的稳定性和安全性受到严重影响，在介绍了BSRM转子悬浮力产生原理的基础上，推导出转子的动力学方程。给出BSRM悬浮力解耦控制模型，利用自抗扰控制器中TD滤波器优越的低通滤波特性，基于坐标变换的思想，设计了BSRM转子的不平衡振动补偿策略，对BSRM转子的不平衡振动进行实时动态补偿。仿真结果验证了该策略的有效性，设计的基于自抗扰控制器和坐标变换的方法成功实现了对BSRM转子不平衡振动的补偿，而且基本消除了转子的不平衡振动对BSRM系统的影响，控制系统性能优良。

关键词： 磁悬浮开关磁阻电机； 自抗扰控制器； 坐标变化； 不平衡振动补偿

中图分类号： TN876?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）19?0145?05

BSRM rotor unbalance vibration compensation control based on active

disturbance rejection controller and coordinate transformation

LI Xuelin1， 2， SUN Yukun2， CHEN Jiaju2

（1. Jiangsu institute of tourism and hospitality， Jiangsu Union Technical Institute， Yangzhou 225001， China；

2. School of Electrical and Information Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang 212013， China）

Abstract： The bearingless switched reluctance motor （BSRM） while operating may affect its system stability and security seriously due to the rotor unbalance vibration. The suspension force generation principle of the BSRM rotor is introduced to deduce the kinetic equation of the rotor. According to the suspension force decoupling control model of BSRM， superior lowpass filtering characteristic of the tracking differentiator （TD） in active disturbance rejection controller and the thought of coordinate transformation， the unbalanced vibration compensation strategy of BSRM rotor is designed to perform the real?time dynamic compensation for the unbalance vibration of BSRM rotor. The simulation results verify that the strategy is effective. The method based on active disturbance rejection controller and coordinate transformation can compensate the unbalance vibration of the BSRM rotor successfully， and almost eliminate the influence of the rotor unbalance vibration on the BSRM system. The control system has excellent performance.

Keywords： bearingless switched reluctance motor； active disturbance rejection controller； coordinate transformation； unba?lance vibration compensation

0 引 言

磁悬浮开关磁阻电机（BSRM） （有文献称无轴承开关磁阻电机）分析比较了磁轴承结构与SR电机定子结构的相似性，是将两者的优点融合后发展起来的。BSRM是将对电机转子产生悬浮力的绕组和电机的定子绕组集成在一起，使电机定子绕组磁场和电机悬浮力绕组磁场融合成一个整体，通过研究BSRM的转矩力和径向悬浮力的耦合状况与解耦控制，实现独立控制BSRM转子的正常旋转和稳定悬浮[1?5]。BSRM因为其转子没有绕组，在极速环境下运行电机不会变形，容错能力强，在电子工业、化工工业、生命科学等领域有广泛的应用前景。

但是实践表明，在BSRM高速旋转过程中由于电机转子自身机械加工的缺陷，转子无法避免偏心现象，所以转子在高速旋转时会出现特有的不平衡振动，而不平衡振动严重影响了转子的旋转精度。……