具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

参照图1本发明提供了一种基于变步长最小均方差的磁悬浮传感器干扰抑制方法，该方法包括以下步骤：

对转子进行受力分析和建模，并识别转子磁悬浮轴承系统的参数；

引入变步长最小均方差算法并设定步长因子抑制干扰。

具体地，对于不同的旋转频率，需要选择合适的步长因子，才能有效滤除不平衡干扰，因此固定步长LMS算法只能对某些固定转动频率具有好的补偿效果。

进一步作为本方法的优选实施例，所述对转子进行受力分析和建模，并识别转子磁悬浮轴承系统的参数这一步骤，其具体还包括：

对转子进行受力分析，根据牛顿定律和拉格朗日方程得到转子动力学方程；

根据动力学方程构建转子磁悬浮轴承系统模型；

识别转子磁悬浮轴承系统的参数。

具体地，受力分析图参照图2。

进一步作为本方法的优选实施例，所述转子动力学方程的公式如下：

上式中，F_AX、F_BX为转子沿x方向的电磁力，F_AY、F_BY为转子沿y方向的电磁力，α、β分别为转子绕x、y轴旋转的角位移，Ω为转速，l为转子长度，m为转子质量。

进一步作为本方法的优选实施例，所述转子磁悬浮轴承系统模型的表达式如下：

F＝k_ii+k_xx (2)

上式中，k_i为电流刚度系统，k_x为位移刚度系数。

另外，参照图3，磁悬浮GMW控制系统中存在众多干扰源,不平衡干扰力是在转子动力学环节引入的振动干扰，受到加工工艺和安装误差等因素影响，传感器测量环节和磁力产生环节也会引入干扰。

Sensor runout(传感器扰动)在传感器坐标下表示为：

上式中，i为谐波次数，i＝1,2,……n；x_ai,x_bi为磁轴承A，B两端传感器输出信号的第i次谐波的幅值，θ_ai,θ_bi分别为相应的初始相位。

进一步作为本方法优选实施例，所述识别转子磁悬浮轴承系统的参数具体为识别系统的位移刚度系数k_x和电流刚度系数k_i，其具体包括：

将转子水平放置在试验台并根据转子稳定悬浮时分别计算X通道和Y通道的电流刚度系数与位移刚度系数的比值；

将转子垂直安装并根据转子稳定悬浮时分别计算X通道和Y通道的电流刚度系数与位移刚度系数；

测量垂直放置偏置位移E[i_vx(t)]、水平放置偏置位移E[i_hx(t)]、转子质量m和磁极面法向与地面前垂直角θ并计算X通道的电流刚度系数k_ix和位移刚度系数k_hx，计算Y通道的电流刚度系数k_iy和位移刚度系数k_hy。

具体地，对位移刚度系数k_x和电流刚度系数k_i进行辨识。当转子水平放置在试验台上时，动力学方程为：

当转子稳定悬浮时，认为：

对式(4)两边取均值：

根据式(6)可得：

对于X通道，测量得到E[i_hx(t)]和E[x_h(t)]后，可以计算得到电流刚度系数和位移刚度系数的比值，Y通道与之相同。

当转子垂直安装时，动力学方程：

当转子稳定悬浮时，认为：

对式(8)两边取均值

由于控制作用存在，偏置位移产生的位移刚度力与水平放置时相同，而控制电流中额外包含了克服重力的分力而多出的部分。由式(10)减去式(6)得：

受PID控制器中积分项影响，给定位移偏置指令后，最终稳态的位移偏差为0，令给定的偏置位移指令相等，有：

可得：

测量得到E[i_vx(t)]、E[i_vx(t)]、m和θ，可以计算得到k_ix，为了提高精度，可以多点测量求均值，根据式(7)和式(13)可以得到k_hx。

进一步作为本方法优选实施例，参照图3和图4，引入变步长最小均方差算法，定义X(t)＝[sin(ω₀t) cos(ω₀t)]^T为输入信号向量，W(t)＝[w_L1(t) w_L2(t)]^T为权向量，d(t)为需要滤除的信号，Y(t)为算法输入信号，e(t)为误差信号，ω₀为滤波角频率，μ为步长。则有：

e(t)＝d(t)-Y(t)＝d(t)-X^T(t)W(t)

Y(t)＝Y₁(t)w_L1(t)+Y₂w_L2(t)

W_k+1(t)＝W_k(t)+μe(t)X(t)

可知从d(t)到e(t)的闭环传递函数为：

上式中，ω₀＝2πf₀T，T为系统采样周期。

为保证收敛，步长要满足条件为：

该函数零点为当d(t)的频率f等于算法输入信号频率f₀时，有H_L(z)＝0，可以实现对d(t)的滤波。

进一步作为本方法优选实施例，为参数设计方便，提出改进的入变步长最小均方差算法算法，步长因子设定为：

上式中，f表示转子转动频率，μ₁'表示一正参数，|e(k)|表示信号误差。

一种基于变步长最小均方差的磁悬浮传感器干扰抑制装置：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如上所述一种基于变步长最小均方差的磁悬浮传感器干扰抑制方法。

上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。