浙江大学祝长生获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利AMBs–刚性转子系统径向解耦和轴向PID控制器的设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116382065B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310204694.X,技术领域涉及:G05B11/42;该发明授权AMBs–刚性转子系统径向解耦和轴向PID控制器的设计方法是由祝长生;周天豪设计研发完成,并于2023-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本AMBs–刚性转子系统径向解耦和轴向PID控制器的设计方法在说明书摘要公布了:本发明公开了AMBs–刚性转子系统径向解耦和轴向PID控制器的设计方法,构造径向解耦PID控制器,利用对系统稳定性及刚度阻尼特性的要求,给出径向解耦PID控制器参数的初步选取范围;然后,给出径向解耦PID控制器各参数的整定原则,特别是根据系统的径向不平衡振动响应和不平衡控制电流响应随比例和微分系数的变化关系来确定比例和微分系数的整定方法;最后分析轴向运动的动力学特性,给出轴向PID控制器的参数整定依据和整定方法。本发明所设计的径向解耦和轴向PID控制器不仅能够使电磁轴承‑刚性转子系统迅速、稳定地悬浮至平衡位置,还能使转子系统在全转速范围内具有较小的振动响应并在额定转速运行时具有较小的控制电流。
本发明授权AMBs–刚性转子系统径向解耦和轴向PID控制器的设计方法在权利要求书中公布了:1.一种AMBs–刚性转子系统径向解耦和轴向PID控制器的设计方法,其特征在于:该方法包括以下步骤: (1)基于转子系统稳定性以及刚度阻尼特性的要求,构造径向解耦PID控制器,构造的径向解耦PID控制器的比例系数矩阵KPr2、微分系数矩阵KDr2和积分系数矩阵KIr2为: ; 其中,,i0a和i0b分别是径向电磁轴承AMB的A端和B端的偏置电流;是电磁力的变换矩阵,la和lb分别是转子质心到径向AMB的A端和B端的轴向距离;kiri和khri分别是与径向AMBs结构的线圈匝数和磁极截面积相关的参数;是坐标变换矩阵,lsa和lsb分别是转子质心到径向传感器A和径向传感器B的轴向距离;KPr3=diag[kPrrkPrtkPrrkPrt],kPrr和kPrt分别是径向解耦PID控制器在锥动和平动系统中的比例系数;KIr3=diag[kIrrkIrtkIrrkIrt],kIrr和kIrt分别是径向解耦PID控制器在锥动和平动系统中的积分系数;KDr3=diag[kDrrkDrtkDrrkDrt],kDrr和kDrt分别是径向解耦PID控制器在锥动和平动系统中的微分系数; 将径向解耦PID控制参数与转子系统稳定性以及平动锥动的刚度阻尼特性分别关联起来,初步确定PID控制各参数的取值范围; (2)基于转子系统的径向偏置电流和初步确定的径向解耦PID控制器的比例、微分及积分系数,根据转子系统径向不平衡振动响应和不平衡控制电流响应随径向解耦PID控制器的比例和微分系数的变化关系来进一步调节径向解耦PID控制器的比例和微分系数; (3)基于转子系统稳定性以及刚度阻尼特性的要求,将轴向PID控制参数与转子系统稳定性以及刚度阻尼特性关联起来,初步确定轴向PID控制参数的取值范围; (4)基于转子系统的轴向偏置电流和初步确定的轴向PID控制参数,根据转子系统对轴向激励力的轴向振动响应和控制电流响应随轴向PID控制器的比例和微分系数的变化关系来进一步调节轴向PID控制器的比例和微分系数。
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