一種磁懸浮軸承控制裝置及磁懸浮軸承系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域，更為具體的說(shuō)，涉及一種磁懸浮軸承控制裝置及磁懸浮軸承系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁懸浮軸承又稱磁力軸承，是目前世界上公認(rèn)的高新技術(shù)之一，其技術(shù)涉及到機(jī)械學(xué)、電磁學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)、動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科。磁懸浮軸承利用電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮，由于其具有無(wú)摩擦、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速高、精度高、噪聲小、無(wú)需潤(rùn)滑等特點(diǎn)，在很多應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)與傳統(tǒng)軸承相比存在明顯的優(yōu)越性，是本世紀(jì)最具有發(fā)展前途的主導(dǎo)軸承之一。但是，現(xiàn)有的磁懸浮軸承控制裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制過(guò)程運(yùn)算量較大，進(jìn)而占用了較多的運(yùn)算時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種磁懸浮軸承控制裝置及磁懸浮軸承系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)子偏離預(yù)設(shè)位置時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)功率放大器的占空比使得第一軸承線圈和第二軸承線圈之間產(chǎn)生一差動(dòng)電流，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子至預(yù)設(shè)位置，控制裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且控制過(guò)程的運(yùn)算量減小，減小了運(yùn)算時(shí)間，進(jìn)而提高了控制的實(shí)時(shí)性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0005]—種磁懸浮軸承控制裝置，包括:
[0006]作用相反的第一軸承線圈和第二軸承線圈；
[0007]其中，所述第一軸承線圈和第二軸承線圈之間設(shè)置有轉(zhuǎn)子，且所述第一軸承線圈連接第一功率放大器，所述第二軸承線圈連接第二功率放大器，其特征在于，所述控制裝置還包括:
[0008]位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)、差分系統(tǒng)和電流調(diào)節(jié)器；
[0009]其中，所述位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)采集所述轉(zhuǎn)子偏離預(yù)設(shè)位置的偏離位移，并將所述偏離位移轉(zhuǎn)換為偏移電流值，且同時(shí)所述差分系統(tǒng)對(duì)所述第一軸承線圈的當(dāng)前電流值和第二軸承線圈的當(dāng)前電流值作差分處理后得到差分電流值；
[0010]所述電流調(diào)節(jié)器對(duì)所述偏移電流值和差分電流值求差得到調(diào)節(jié)電流值，且將所述調(diào)節(jié)電流值轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)占空比，并根據(jù)所述調(diào)節(jié)占空比分別對(duì)所述第一功率放大器和第二功率放大器各自的當(dāng)前占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制所述第一軸承線圈和第二軸承線圈調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子至所述預(yù)設(shè)位置。
[0011]優(yōu)選的，所述位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括:
[0012]—位移傳感器；
[0013]以及，與所述位移傳感器相連的位移調(diào)節(jié)器；
[0014]其中，所述位移傳感器采集所述轉(zhuǎn)子偏離預(yù)設(shè)位置的偏離位移，所述位移調(diào)節(jié)器將所述偏離位移轉(zhuǎn)換為偏移電流值。
[0015]優(yōu)選的，所述位移調(diào)節(jié)器為位移PID調(diào)節(jié)器。
[0016]優(yōu)選的，所述差分系統(tǒng)包括:
[0017]一減法器，其中，所述減法器的一輸入端接入所述第一軸承線圈的電流，所述減法器的另一端接入所述第二軸承線圈的電流。
[0018]優(yōu)選的，所述差分系統(tǒng)包括:
[0019]—第一電流傳感器和一第二電流傳感器；
[0020]其中，所述減法器的一輸入端電連接第一電流傳感器，所述第一電流傳感器用于采集所述第一軸承線圈的電流；
[0021]以及，所述減法器的另一輸入端電連接第二電流傳感器，所述第二電流傳感器用于采集所述第二軸承線圈的電流。
[0022]優(yōu)選的，所述減法器的同相端接入所述第一軸承線圈的電流；
[0023]以及，所述減法器的反相端接入所述第二軸承線圈的電流；
[0024]其中，所述電流調(diào)節(jié)器對(duì)所述偏移電流值和差分電流值求差得到調(diào)節(jié)電流值，且將所述調(diào)節(jié)電流值轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)占空比，并將所述第一功率放大器的運(yùn)行占空比調(diào)節(jié)為其當(dāng)前占空比加上所述調(diào)節(jié)占空比，且將所述第二功率放大器的運(yùn)行占空比調(diào)節(jié)為其當(dāng)前占空比減去所述調(diào)節(jié)占空比。
[0025]優(yōu)選的，所述減法器的同相端接入所述第二軸承線圈的電流；
[0026]以及，所述減法器的反相端接入所述第一軸承線圈的電流；
[0027]其中，所述電流調(diào)節(jié)器對(duì)所述偏移電流值和差分電流值求差得到調(diào)節(jié)電流值，且將所述調(diào)節(jié)電流值轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)占空比，并將所述第一功率放大器的運(yùn)行占空比調(diào)節(jié)為其當(dāng)前占空比減去所述調(diào)節(jié)占空比，且將所述第二功率放大器的運(yùn)行占空比調(diào)節(jié)為其當(dāng)前占空比加上所述調(diào)節(jié)占空比。
[0028]優(yōu)選的，所述電流調(diào)節(jié)器為電流PID調(diào)節(jié)器。
[0029]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種磁懸浮軸承系統(tǒng)，所述磁懸浮軸承系統(tǒng)包括上述的磁懸浮軸承控制裝置。
[0030]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的技術(shù)方案至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0031]本發(fā)明提供了一種磁懸浮軸承控制裝置及磁懸浮軸承系統(tǒng)，包括:作用相反的第一軸承線圈和第二軸承線圈；其中，所述第一軸承線圈和第二軸承線圈之間設(shè)置有轉(zhuǎn)子，且所述第一軸承線圈連接第一功率放大器，所述第二軸承線圈連接第二功率放大器，所述控制裝置還包括:位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)、差分系統(tǒng)和電流調(diào)節(jié)器；其中，所述位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)采集所述轉(zhuǎn)子偏離預(yù)設(shè)位置的偏離位移，并將所述偏離位移轉(zhuǎn)換為偏移電流值，且同時(shí)所述差分系統(tǒng)對(duì)所述第一軸承線圈的當(dāng)前電流值和第二軸承線圈的當(dāng)前電流值作差分處理后得到差分電流值；所述電流調(diào)節(jié)器對(duì)所述偏移電流值和差分電流值求差得到調(diào)節(jié)電流值，且將所述調(diào)節(jié)電流值轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)占空比，并根據(jù)所述調(diào)節(jié)占空比分別對(duì)所述第一功率放大器和第二功率放大器各自的當(dāng)前占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制所述第一軸承線圈和第二軸承線圈調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子至所述預(yù)設(shè)位置。
[0032]由上述內(nèi)容可知，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，在轉(zhuǎn)子偏離預(yù)設(shè)位置時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)第一功率放大器和第二功率放大器的當(dāng)前占空比，使得第一軸承線圈和第二軸承線圈之間產(chǎn)生一差動(dòng)電流，進(jìn)而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子至預(yù)設(shè)位置，控制裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使得控制過(guò)程的運(yùn)算量減小，減小了運(yùn)算時(shí)間，進(jìn)而提高了控制的實(shí)時(shí)性。
【附圖說(shuō)明】
[0033]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1為現(xiàn)有的一種磁懸浮軸承控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種磁懸浮軸承控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的另一種磁懸浮軸承控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038]正如【背景技術(shù)】所述，磁懸浮軸承又稱磁力軸承，是目前世界上公認(rèn)的高新技術(shù)之一，其技術(shù)涉及到機(jī)械學(xué)、電磁學(xué)、電子學(xué)、材料學(xué)、動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多學(xué)科。磁懸浮軸承利用電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮，由于其具有無(wú)摩擦、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速高、精度高、噪聲小、無(wú)需潤(rùn)滑等特點(diǎn)，在很多應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)與傳統(tǒng)軸承相比存在明顯的優(yōu)越性，是本世紀(jì)最具有發(fā)展前途的主導(dǎo)軸承之一。但是，現(xiàn)有的磁懸浮軸承控制裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制過(guò)程運(yùn)算量較大，進(jìn)而占用了較多的運(yùn)算時(shí)間。
[0039]具體的，參考圖1所示，為現(xiàn)有的一種磁懸浮控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，控制裝置包括有第一軸承線圈1和第二軸承線圈2，與第一軸承線圈1相連的第一功率放大器3和與第二軸承線圈2相連的第二功率放大器4，以及，控制模塊5，其中，第一軸承線圈1和第二軸承線圈2之間設(shè)置有轉(zhuǎn)子6。控制模塊5用于感應(yīng)轉(zhuǎn)子6發(fā)生偏移時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)第一軸承線圈1和第二軸承線圈2上的電流，使其產(chǎn)生一差動(dòng)電流以控制轉(zhuǎn)子6返回預(yù)設(shè)位置。現(xiàn)有的磁懸浮軸承控制裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制模塊的運(yùn)算量較大，進(jìn)而占用了較多的運(yùn)算時(shí)間。
[0040]基于此，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種磁懸浮軸承控制裝置及磁懸浮軸承系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)子偏離預(yù)設(shè)位置時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)功率放大器的占空比使得第一軸承線圈和第二軸承線圈之間產(chǎn)生一差動(dòng)電流，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子至預(yù)設(shè)位置，控制裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且控制過(guò)程的運(yùn)算量減小，減小了運(yùn)算時(shí)間，進(jìn)而提高了控制的實(shí)時(shí)性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下，具體結(jié)合圖2和圖3所示，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0041]參考圖2所示，為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種磁懸浮軸承控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，控制裝置包括:
[0042]作用相反的第一軸承線圈10和第二軸承線圈20 ；
[0043]其中，所述第一軸承線圈10和第二軸承線圈20之間設(shè)置有轉(zhuǎn)子30，且所述第一軸承線圈10連接第一功率放大器40，所述第二軸承線圈20連接第二功率放大器50，所述控制裝置還包括:
[0044]位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)60、差分系統(tǒng)70和電流調(diào)節(jié)器80 ;
[0045]其中，所述位移調(diào)節(jié)系統(tǒng)60采集所述轉(zhuǎn)子30偏離預(yù)設(shè)位置的偏離位移，并將所述偏離位移轉(zhuǎn)換為偏移電流值，且同時(shí)所述差分系統(tǒng)70對(duì)所述第一軸承線圈10的當(dāng)前電流值和第二軸承線圈20的當(dāng)前電流值作差分處理后得到差分電流值；
[0046]所述電流調(diào)節(jié)器80對(duì)所述偏移電流值和差分電流值求差得到調(diào)節(jié)電流值，且將所述調(diào)節(jié)電流值轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)占空比，并根據(jù)所述調(diào)節(jié)占空比分別對(duì)所述第一功率放大器40和第二功率放大器50各自的當(dāng)前占空