磁懸浮軸承的控制方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁懸浮軸承的控制方法和裝置，其中，磁懸浮軸承的控制方法包括：獲取磁懸浮軸承系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值；獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度參考值；以及通過速度反饋值和速度參考值對轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整。通過本發(fā)明，達到了提高磁懸浮系統(tǒng)中的位移精度的效果。
【專利說明】磁懸浮軸承的控制方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁懸浮領(lǐng)域，具體而言，涉及一種磁懸浮軸承的控制方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]對一個磁懸浮系統(tǒng)來說，最佳的控制效果為轉(zhuǎn)軸中心在平衡位置的位移、速度及加速度都為零。
[0003]目前的磁懸浮系統(tǒng)采用的是雙閉環(huán)控制，外環(huán)為位移環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對于現(xiàn)有技術(shù)的控制方式，當(dāng)轉(zhuǎn)子從偏離平衡位置處到達平衡位置時，控制電流變?yōu)?，但是此時速度卻不為0，因此，這種方式下的位移將在平衡位置處一直來回波動，位移精度將會受到影響。這種方式下的位移、電流Ic'及速度關(guān)系如附圖1所示。
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中磁懸浮系統(tǒng)中的位移精度不夠高的問題，目前尚未提出有效的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于提供一種磁懸浮軸承的控制方法，以解決磁懸浮系統(tǒng)中的位移精度不夠高問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種磁懸浮軸承的控制方法。根據(jù)本發(fā)明的磁懸浮軸承的控制方法包括:獲取磁懸浮軸承系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值；獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度參考值；以及通過速度反饋值和速度參考值對轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整。
[0007]進一步地，通過以下方式獲取速度參考值:獲取轉(zhuǎn)軸中心的位移反饋值；獲取轉(zhuǎn)軸中心的位移參考值；通過位移反饋值和位移參考值計算位移誤差；以及通過位移誤差得到速度參考值。
[0008]進一步地，在位移反饋值和位移參考值之后，磁懸浮軸承的控制方法還包括:根據(jù)位移反饋值和位移參考值調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸中心的位移。
[0009]進一步地，在獲取速度反饋值和速度參考值之后，磁懸浮軸承的控制方法包括:通過速度反饋值和速度參考值計算速度誤差；以及通過速度誤差得到電流參考值。
[0010]進一步地，磁懸浮軸承的控制方法包括:獲取軸承線圈的電流反饋值，在得到電流參考值和獲取電流反饋值之后，磁懸浮軸承的控制方法包括:根據(jù)電流參考值和電流反饋值調(diào)節(jié)軸承線圈的電流。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磁懸浮軸承的控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的磁懸浮軸承的控制裝置包括:第一獲取單元，用于獲取磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值；第二獲取單元，用于獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度參考值；以及第一調(diào)整單元，用于通過速度反饋值和速度參考值對轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整。
[0012]進一步地，第二獲取單元包括:第一獲取模塊，用于獲取轉(zhuǎn)軸中心的位移反饋值；第二獲取模塊，用于獲取轉(zhuǎn)軸中心的位移參考值；計算模塊，用于通過位移反饋值和位移參考值計算位移誤差；以及生成模塊，用于通過位移誤差得到速度參考值。
[0013]進一步地，第二獲取單元還包括:調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)位移反饋值和位移參考值調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸中心的位移。
[0014]進一步地，磁懸浮軸承的控制裝置包括:計算單元，用于在獲取速度反饋值和速度參考值之后，通過速度反饋值和速度參考值計算速度誤差；以及生成單元，用于通過速度誤差得到電流參考值。
[0015]進一步地，磁懸浮軸承的控制裝置還包括:第三獲取單元，用于獲取軸承線圈的電流反饋值；第二調(diào)整單元，用于在得到電流參考值和獲取電流反饋值之后，根據(jù)電流參考值和電流反饋值調(diào)節(jié)軸承線圈的電流。
[0016]通過本發(fā)明，采用磁懸浮軸承的控制方法包括:獲取磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值；獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度參考值；以及通過速度反饋值和速度參考值對轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整，當(dāng)轉(zhuǎn)子從偏移位置到達平衡位置時，通過速度反饋值和速度參考值調(diào)整轉(zhuǎn)軸中心的速度使得為0，此時轉(zhuǎn)子不再發(fā)生運動，位移不再發(fā)生變化，解決了磁懸浮系統(tǒng)中的位移精度不夠高的問題，進而達到了提高磁懸浮系統(tǒng)中的位移精度的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磁懸浮軸承的控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的位移、速度和線圈電流的波形圖；
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的磁懸浮軸承的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的磁懸浮軸承的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的磁懸浮軸承的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的磁懸浮軸承的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的磁懸浮軸承的控制裝置的閉環(huán)控制流程圖；
[0024]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的磁懸浮軸承的控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的位移、速度和線圈電流的波形圖；
[0025]圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的磁懸浮軸承的控制方法的流程圖；
[0026]圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的磁懸浮軸承的控制方法的流程圖；
[0027]圖10是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的磁懸浮軸承的控制方法的流程圖；以及
[0028]圖11是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的磁懸浮軸承的控制方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0029]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0030]本發(fā)明實施例提供了一種磁懸浮軸承的控制裝置，該裝置可以通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)其功能。
[0031]圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的磁懸浮軸承的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]如圖2所示，該磁懸浮軸承的控制裝置包括第一獲取單元10、第二獲取單元20和第一調(diào)整單元30。第一獲取單元10用于獲取磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值，磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度為轉(zhuǎn)子偏離平衡位置時，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏移或者減小偏移時轉(zhuǎn)子的偏移速度，也可以成為轉(zhuǎn)子的速度。例如當(dāng)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生平動時，轉(zhuǎn)子會在平動位移方向有一定的偏離平衡位置的速度，該速度即為轉(zhuǎn)軸中心的速度。本發(fā)明實施例中的轉(zhuǎn)子也可以成為軸，轉(zhuǎn)子的速度也可以成為軸的速度。獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值可以通過采樣轉(zhuǎn)子的速度獲得，也可以檢測轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移，根據(jù)該位移計算得到轉(zhuǎn)子的速度，以便于對轉(zhuǎn)子的速度的反饋調(diào)節(jié)。第二獲取單元20用于獲取所述轉(zhuǎn)軸中心的速度參考值，該速度參考值與轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移有關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)子剛啟動時，轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移為0，此時速度參考值也為O。當(dāng)采樣到轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移之后，根據(jù)轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移第二獲取單元20可以重新獲取該速度參考值，以作為速度調(diào)節(jié)的參考量。第一調(diào)整單元30用于通過所述速度反饋值和所述速度參考值對所述轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整。通過將速度參考值減去速度反饋值得到速度誤差，第一調(diào)整單元30根據(jù)速度誤差對轉(zhuǎn)子的速度進行調(diào)整，使得當(dāng)轉(zhuǎn)子從偏移位置到達平衡位置時，通過速度反饋值和速度參考值調(diào)整轉(zhuǎn)軸中心的速度使得為0，此時轉(zhuǎn)子不再發(fā)生運動，位移不再發(fā)生變化。
[0033]通過本發(fā)明實施例，由于采用了磁懸浮軸承的控制裝置，增加了對轉(zhuǎn)軸中心的速度調(diào)整，通過第一調(diào)整單元30對速度參考值減去速度反饋值得到的速度誤差進行調(diào)整，使得在轉(zhuǎn)子從偏移位置到達平衡位置時，轉(zhuǎn)軸中心的速度也調(diào)節(jié)為0，使得轉(zhuǎn)子停在平衡位置，不再發(fā)生偏移，達到了一個比較平衡的狀態(tài)，大大提高了對位移的控制精度，增強了系統(tǒng)的可靠性。
[0034]圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的磁懸浮軸承的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例的磁懸浮軸承的控制裝置可以作為圖2所示的磁懸浮軸承的控制裝置的一種優(yōu)選實施方式。如圖3所示，該磁懸浮軸承的控制裝置包括第一獲取單元10、第二獲取單元20和第一調(diào)整單元30，其中第二獲取單元20包括第一獲取模塊201、第二獲取模塊202、計算模塊203和生成模塊204。
[0035]第一獲取模塊201用于獲取轉(zhuǎn)軸中心的位移反饋值，該轉(zhuǎn)軸中心的位移為轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移，轉(zhuǎn)軸中心的位移反饋值為轉(zhuǎn)子在工作過程中的偏離平衡位置的位移值。位移反饋值可以通過位移傳感器檢測得到，第一獲取模塊201用于獲取位移傳感器檢測得到的位移反饋值。；通過該位移反饋值可以得知轉(zhuǎn)子的偏移量，以便于對轉(zhuǎn)子的位移進行控制。第二獲取模塊202用于獲取轉(zhuǎn)軸中心的位移參考值，該位移參考值為轉(zhuǎn)子在平衡位移處的位移，也即是轉(zhuǎn)子最終要達到的位移，因此該位移參考值一般情況下為O。計算模塊203用于通過位移反饋值和位移參考值計算位移誤差，用位移參考值減去位移反饋值得到位移誤差，磁懸浮軸承的控制裝置可以通過該位移誤差來對轉(zhuǎn)子的位移進行控制。生成模塊204用于通過位移誤差得到速度參考值。該位移誤差一方面可以作為磁懸浮軸承的控制裝置對位移進行控制的控制參數(shù)，另一方面可以進過轉(zhuǎn)化為速度量得到速度參考值，第一調(diào)整單元30根據(jù)速度參考值與速度反饋值實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的速度的控制。
[0036]優(yōu)選地，速度反饋值的求取方式為后向差分方式，即采用前后兩次位移采樣的誤差作為速度反饋值，在磁懸浮軸承的控制裝置工作過程中，第一獲取模塊201不斷獲取位移傳感器檢測到的轉(zhuǎn)子的位移信號，根據(jù)前后兩次轉(zhuǎn)子的位移信號以及前后兩次位移檢測的時間差計算得到轉(zhuǎn)子的速度反饋值。
[0037]進一步優(yōu)選地，對用于求取速度反饋值的差分的位移信號先進行濾波，消除高頻干擾信號以免造成求取的速度反饋值的失真。且每五個速度反饋值進行一次均值濾波。使得速度信號更加接近實際值。
[0038]第二獲取單元20還包括調(diào)節(jié)模塊，該調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)位移反饋值和位移參考值調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸中心的位移。
[0039]通過獲取轉(zhuǎn)子的位移參考值和位移反饋值，并根據(jù)位移參考值和位移反饋值計算得到位移誤差，通過位移誤差控制轉(zhuǎn)子的位移，同時將該位移誤差經(jīng)過轉(zhuǎn)化生成速度參考值用于控制轉(zhuǎn)子的速度，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的速度和位移的雙重控制，增強了磁懸浮系統(tǒng)的可靠性。
[0040]圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的磁懸浮軸承的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例的磁懸浮軸承的控制裝置可以作為圖2所示的磁懸浮軸承的控制裝置的一種優(yōu)選實施方式。如圖4所示，該磁懸浮軸承的控制裝置包括第一獲取單元10、第二獲取單元20、第一調(diào)整單元30、計算單元40和生成單元50。其中第一獲取單元10、第二獲取單元20和第一調(diào)整單元30與圖2中所示的第一獲取單元10、第二獲取單元20和第一調(diào)整單元30具有相同的功能，這里不做贅述。
[0041]計算單元40用于在獲取速度反饋值和速度參考值之后，通過速度反饋值和速度參考值計算速度誤差，生成單元50用于通過速度誤差得到電流參考值。計算單元40將速度反饋值和速度參考值做減法處理，計算得到的速度誤差，生成單元50通過將該速度誤差經(jīng)過轉(zhuǎn)化得到電流參考值。該電流參考值為軸承線圈的電流參考值，用于作為對軸承線圈的電流的控制參數(shù)。
[0042]圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的磁懸浮軸承的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例的磁懸浮軸承的控制裝置可以作為圖4所示的磁懸浮軸承的控制裝置的一種優(yōu)選實施方式。如圖5所示，該磁懸浮軸承的控制裝置包括第一獲取單元10、第二獲取單元20、第一調(diào)整單元30、計算單元40、生成單元50、第三獲取單元60和第二調(diào)整單元70。其中第一獲取單元10、第二獲取單元20、第一調(diào)整單元30、計算單元40和生成單元50與圖4中所示的第一獲取單元10、第二獲取單元20、第一調(diào)整單元30、計算單元40和生成單元50具有相同的功能，這里不做贅述。
[0043]第三獲取單元60用于獲取軸承線圈的電流反饋值，該電流反饋值為軸承線圈工作中的電流值，可以通過電流傳感器檢測得到，第三獲取單元60用于獲取電流傳感器檢測得到的電流反饋值。電流反饋值在軸承線圈中能夠?qū)D(zhuǎn)子產(chǎn)生一定的作用力，使得轉(zhuǎn)子在該作用力的作用下懸浮或者產(chǎn)生位移。第二調(diào)整單元70用于在得到電流參考值和獲取電流反饋值之后，根據(jù)電流參考值和電流反饋值調(diào)節(jié)軸承線圈的電流。由于軸承線圈中電流的大小決定了軸承線圈對轉(zhuǎn)子的作用力的大小，軸承線圈中電流越大，則對轉(zhuǎn)子的作用力越大，轉(zhuǎn)子受到的作用力越大，其加速度也就越大；反之，軸承線圈中的電流越小，轉(zhuǎn)子的加速度越小，因此第二調(diào)整單元70用于調(diào)節(jié)軸承線圈的電流實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的加速度的控制，進而控制轉(zhuǎn)子的速度，提高轉(zhuǎn)子位移的控制精度。
[0044]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的磁懸浮軸承的控制裝置的閉環(huán)控制流程圖。圖6所示為磁懸浮軸承的控制裝置的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中包括三個閉環(huán)回路。如圖6所示，該閉環(huán)控制回路中的包括位移閉環(huán)控制回路、速度閉環(huán)控制回路和電流閉環(huán)控制回路。如圖6所示，位移閉環(huán)控制回路中，對于轉(zhuǎn)子的位移參考值在平衡位置，第二獲取模塊202獲取該位移參考值，第一獲取模塊201獲取的位移反饋值為經(jīng)過位移傳感器檢測轉(zhuǎn)子得到的轉(zhuǎn)子的位移，計算模塊203根據(jù)位移參考值和位移反饋值得到位移誤差，根據(jù)位移誤差可以實現(xiàn)位移控制。位移閉環(huán)控制回路用于對轉(zhuǎn)子的位移進行控制，其輸出值為速度閉環(huán)控制回路的速度參考值。
[0045]速度閉環(huán)控制回路中，生成模塊204將位移誤差進行轉(zhuǎn)化得到速度參考值Vief。第二獲取單元20用于獲取該速度參考值Vref，其中速度反饋值Vfdb的求取方式為后向差分方式dx/dt，即采用前后兩次位移采樣的誤差作為速度反饋值，在磁懸浮軸承的控制裝置工作過程中，第一獲取模塊201不斷獲取位移傳感器檢測到的轉(zhuǎn)子的位移信號，根據(jù)前后兩次轉(zhuǎn)子的位移信號以及前后兩次位移檢測的時間差計算得到轉(zhuǎn)子的速度反饋值VFdb。速度參考值和速度反饋值VFdb經(jīng)過，用于實現(xiàn)對速度的控制。速度閉環(huán)控制回路的輸出值為電流閉環(huán)控制的電流參考值I。。
[0046]電流閉環(huán)控制回路中，計算單元40根據(jù)速度參考值VMf和速度反饋值VFdb計算得到速度誤差，生成單元50根據(jù)速度誤差得到電流參考值I。，其電流反饋值可以通過電流傳感器檢測得到。第二調(diào)整單元70根據(jù)電流參考值和電流反饋值調(diào)節(jié)軸承線圈的電流，以實現(xiàn)電流控制。系統(tǒng)的處理器DSP (digital signal processor簡稱DSP)根據(jù)電流控制的輸出產(chǎn)生PWM (脈沖寬度調(diào)制Pulse Width Modulat1n，簡稱PWM)信號，PWM信號經(jīng)過驅(qū)動電路后，將驅(qū)動信號作用在逆變電路的開關(guān)管上，已達到控制軸承線圈電流的目的。其中軸承線圈是接在逆變電路的橋臂中間的。上述中電流傳感器采樣軸承線圈中的線圈電流，當(dāng)軸承線圈中有電流通過時會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生作用力，轉(zhuǎn)子在該作用力的作用下調(diào)整位移。
[0047]由于整個磁懸浮軸承的控制系統(tǒng)包含三個閉環(huán)控制回路，調(diào)試的參數(shù)較多，調(diào)試過程變得繁瑣，本發(fā)明實施例中的三個閉環(huán)控制回路的控制參數(shù)是結(jié)合傳遞函數(shù)，根據(jù)穩(wěn)定性分析理論，推導(dǎo)出來的。其中對轉(zhuǎn)子的位移和速度以及線圈電流進行控制的控制參數(shù)與軸承本體參數(shù)、采樣周期、系統(tǒng)帶寬等有關(guān)。傳遞函數(shù)是根據(jù)圖6中的整個控制框圖得出的，傳遞函數(shù)中包含有控制參數(shù)、本體參數(shù)及采樣周期，而系統(tǒng)帶寬是控制系統(tǒng)的一個指標(biāo)，確定控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)后就能得出系統(tǒng)帶寬與控制參數(shù)、本體參數(shù)、采樣周期的關(guān)系O
[0048]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的磁懸浮軸承的控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的位移、速度和線圈電流的波形圖。如圖7所示，圖中Vref為速度參考值，I。為電流參考值，水平直線為平衡位置，
和t2表示時刻值，其中h在h時刻之后，同理t2在&時刻之后假設(shè)平衡位置上方為正，下方為負整個控制過程如下時刻，位移傳感器檢測到的轉(zhuǎn)子的位移量最大，該位移量為位移反饋值，此時轉(zhuǎn)子的速度為0，位移參考值也為0，位移參考值小于位移反饋值，將位移參考值減去位移反饋值得到位移誤差，位移誤差經(jīng)過位移控制后成為速度參考值，此時速度參考值為負。速度參考值減去速度反饋值得到速度誤差，該速度誤差為負，速度誤差經(jīng)速度閉環(huán)控制回路后成為電流參考值I。，此時電流參考值I。為負，則平衡位置下面的線圈電流減小，平衡位置上面的線圈電流增大，這時將產(chǎn)生一個向上的力將轉(zhuǎn)子拉回平衡位置，位移誤差逐漸減小，速度參考值也隨著減小，而轉(zhuǎn)子的速度卻是負向增大的，因此檢測到的速度反饋值也在增大。當(dāng)速度參考值與速度反饋值相等，如圖7中的時刻，此時電流參考值為0，轉(zhuǎn)子的速度依然為負，轉(zhuǎn)子的實際位移接著向平衡位置靠近，即轉(zhuǎn)子的位移反饋值逐漸減小。當(dāng)?shù)竭_t2時刻時，轉(zhuǎn)子達到平衡位置，此時速度參考值和速度反饋值都為O，速度誤差為O，電流參考值也為O，整個系統(tǒng)達到一個平衡狀態(tài)，極大的減小了位移波動。
[0049]本發(fā)明實施例還提供了一種磁懸浮軸承的控制方法。該方法可以運行在計算機處理設(shè)備上。需要說明的是，本發(fā)明實施例的磁懸浮軸承的控制方法可以通過本發(fā)明實施例所提供的磁懸浮軸承的控制裝置來執(zhí)行，本發(fā)明實施例的磁懸浮軸承的控制裝置也可以用于執(zhí)行本發(fā)明實施例所提供的磁懸浮軸承的控制方法。
[0050]圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的磁懸浮軸承的控制方法的流程圖。
[0051 ] 如圖8所示，該磁懸浮軸承的控制方法包括步驟如下:
[0052]步驟S101，獲取磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值。磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度為轉(zhuǎn)軸中心偏離平衡位置時，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏移或者減小偏移時轉(zhuǎn)子的偏移速度。例如當(dāng)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生平動時，轉(zhuǎn)子會在平動位移方向有一定的偏離平衡位置的速度，該速度即為轉(zhuǎn)軸中心的速度，獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值可以通過采樣轉(zhuǎn)子的速度獲得，也可以檢測轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移，根據(jù)該位移計算得到轉(zhuǎn)子的速度，以便于對轉(zhuǎn)子的速度的反饋調(diào)節(jié)。
[0053]步驟S102，獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度參考值。該速度參考值與轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移有關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)子剛啟動時，轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移為0，此時速度參考值也為O。當(dāng)采樣到轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移之后，根據(jù)轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移第二獲取單元20可以重新獲取該速度參考值，以作為速度調(diào)節(jié)的參考量。
[0054]步驟S103，通過速度反饋值和速度參考值對轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整。通過將速度參考值減去速度反饋值得到速度誤差，第一調(diào)整單元30根據(jù)速度誤差對轉(zhuǎn)子的速度進行調(diào)整，使得當(dāng)轉(zhuǎn)子從偏移位置到達平衡位置時，通過速度反饋值和速度參考值調(diào)整轉(zhuǎn)軸中心的速度使得為O，此時轉(zhuǎn)子不再發(fā)生運動，位移不再發(fā)生變化。
[0055]通過本發(fā)明實施例，由于采用了磁懸浮軸承的控制方法，增加了對轉(zhuǎn)軸中心的速度調(diào)整，通過第一調(diào)整單元30對速度參考值減去速度反饋值得到的速度誤差進行調(diào)整，使得在轉(zhuǎn)子從偏移位置到達平衡位置時，轉(zhuǎn)軸中心的速度也調(diào)節(jié)為0，使得轉(zhuǎn)子停在平衡位置，不再發(fā)生偏移，達到了一個比較平衡的狀態(tài)，大大提高了對位移的控制精度，增強了系統(tǒng)的可靠性。
[0056]圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的磁懸浮軸承的控制方法的流程圖。該實施例的磁懸浮軸承的控制裝置可以作為圖8所示的磁懸浮軸承的控制裝置的一種優(yōu)選實施方式。如圖9所示,該方法包括:
[0057]步驟S201，獲取磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值。磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度為轉(zhuǎn)軸中心偏離平衡位置時，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏移或者減小偏移時轉(zhuǎn)子的偏移速度。例如當(dāng)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生平動時，轉(zhuǎn)子會在平動位移方向有一定的偏離平衡位置的速度，該速度即為轉(zhuǎn)軸中心的速度，獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值可以通過采樣轉(zhuǎn)子的速度獲得，也可以檢測轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移，根據(jù)該位移計算得到轉(zhuǎn)子的速度，以便于對轉(zhuǎn)子的速度的反饋調(diào)節(jié)。
[0058]步驟S202，獲取轉(zhuǎn)軸中心的位移反饋值。該轉(zhuǎn)軸中心的位移為轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移，轉(zhuǎn)軸中心的位移反饋值為轉(zhuǎn)子在工作過程中的偏離平衡位置的位移值。位移反饋值可以通過位移傳感器檢測得到，第一獲取模塊201用于獲取位移傳感器檢測得到的位移反饋值。；通過該位移反饋值可以得知轉(zhuǎn)子的偏移量，以便于對轉(zhuǎn)子的位移進行控制。
[0059]步驟S203，獲取轉(zhuǎn)軸中心的位移參考值。該位移參考值為轉(zhuǎn)子在平衡位移處的位移，也即是轉(zhuǎn)子最終要達到的位移，因此該位移參考值一般情況下為O。
[0060]步驟S204，通過位移反饋值和位移參考值計算位移誤差。用位移參考值減去位移反饋值得到位移誤差，磁懸浮軸承的控制裝置可以通過該位移誤差來對轉(zhuǎn)子的位移進行控制。
[0061]步驟S205，通過位移誤差得到速度參考值。該位移誤差一方面可以作為磁懸浮軸承的控制裝置對位移進行控制的控制參數(shù)，另一方面可以進過轉(zhuǎn)化為速度量得到速度參考值，第一調(diào)整單元30根據(jù)速度參考值與速度反饋值實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的速度的控制。
[0062]步驟S206，根據(jù)位移反饋值和位移參考值調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸中心的位移。將位移反饋值和位移參考值作為控制參量控制轉(zhuǎn)軸中心的位移。
[0063]步驟S207，通過速度反饋值和速度參考值對轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整。通過將速度參考值減去速度反饋值得到速度誤差，第一調(diào)整單元30根據(jù)速度誤差對轉(zhuǎn)子的速度進行調(diào)整，使得當(dāng)轉(zhuǎn)子從偏移位置到達平衡位置時，通過速度反饋值和速度參考值調(diào)整轉(zhuǎn)軸中心的速度使得為O，此時轉(zhuǎn)子不再發(fā)生運動，位移不再發(fā)生變化。
[0064]通過獲取轉(zhuǎn)子的位移參考值和位移反饋值，并根據(jù)位移參考值和位移反饋值計算得到位移誤差，通過位移誤差控制轉(zhuǎn)子的位移，同時將該位移誤差經(jīng)過轉(zhuǎn)化生成速度參考值用于控制轉(zhuǎn)子的速度，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的速度和位移的雙重控制，增強了磁懸浮系統(tǒng)的可靠性。
[0065]圖10是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的磁懸浮軸承的控制方法的流程圖。該實施例的磁懸浮軸承的控制裝置可以作為圖8所示的磁懸浮軸承的控制裝置的一種優(yōu)選實施方式。如圖10所示,該方法包括:
[0066]步驟S301，獲取磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值。磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度為轉(zhuǎn)軸中心偏離平衡位置時，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏移或者減小偏移時轉(zhuǎn)子的偏移速度。例如當(dāng)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生平動時，轉(zhuǎn)子會在平動位移方向有一定的偏離平衡位置的速度，該速度即為轉(zhuǎn)軸中心的速度，獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值可以通過采樣轉(zhuǎn)子的速度獲得，也可以檢測轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移，根據(jù)該位移計算得到轉(zhuǎn)子的速度，以便于對轉(zhuǎn)子的速度的反饋調(diào)節(jié)。
[0067]步驟S302，獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度參考值。該速度參考值與轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移有關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)子剛啟動時，轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移為0，此時速度參考值也為O。當(dāng)采樣到轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移之后，根據(jù)轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移第二獲取單元20可以重新獲取該速度參考值，以作為速度調(diào)節(jié)的參考量。
[0068]步驟S303，通過速度反饋值和速度參考值對轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整。通過將速度參考值減去速度反饋值得到速度誤差，第一調(diào)整單元30根據(jù)速度誤差對轉(zhuǎn)子的速度進行調(diào)整，使得當(dāng)轉(zhuǎn)子從偏移位置到達平衡位置時，通過速度反饋值和速度參考值調(diào)整轉(zhuǎn)軸中心的速度使得為O，此時轉(zhuǎn)子不再發(fā)生運動，位移不再發(fā)生變化。
[0069]步驟S304，通過速度反饋值和速度參考值計算速度誤差。可以將速度反饋值和速度參考值做減法處理，計算得到的速度誤差
[0070]步驟S305，通過速度誤差得到電流參考值。，通過將該速度誤差經(jīng)過轉(zhuǎn)化得到電流參考值。該電流參考值為軸承線圈的電流參考值，用于作為對軸承線圈的電流的控制參數(shù)。
[0071]圖11是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的磁懸浮軸承的控制方法的流程圖。該實施例的磁懸浮軸承的控制裝置可以作為圖10所示的磁懸浮軸承的控制裝置的一種優(yōu)選實施方式。如圖11所示,該方法包括:
[0072]步驟S401，獲取磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值。磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度為轉(zhuǎn)軸中心偏離平衡位置時，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏移或者減小偏移時轉(zhuǎn)子的偏移速度。例如當(dāng)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生平動時，轉(zhuǎn)子會在平動位移方向有一定的偏離平衡位置的速度，該速度即為轉(zhuǎn)軸中心的速度，獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值可以通過采樣轉(zhuǎn)子的速度獲得，也可以檢測轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移，根據(jù)該位移計算得到轉(zhuǎn)子的速度，以便于對轉(zhuǎn)子的速度的反饋調(diào)節(jié)。
[0073]步驟S402，獲取轉(zhuǎn)軸中心的速度參考值。該速度參考值與轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移有關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)子剛啟動時，轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移為0，此時速度參考值也為O。當(dāng)采樣到轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移之后，根據(jù)轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的位移第二獲取單元20可以重新獲取該速度參考值，以作為速度調(diào)節(jié)的參考量。
[0074]步驟S403，通過速度反饋值和速度參考值對轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整。通過將速度參考值減去速度反饋值得到速度誤差，第一調(diào)整單元30根據(jù)速度誤差對轉(zhuǎn)子的速度進行調(diào)整，使得當(dāng)轉(zhuǎn)子從偏移位置到達平衡位置時，通過速度反饋值和速度參考值調(diào)整轉(zhuǎn)軸中心的速度使得為O，此時轉(zhuǎn)子不再發(fā)生運動，位移不再發(fā)生變化。
[0075]步驟S404，通過速度反饋值和速度參考值計算速度誤差?？梢詫⑺俣确答佒岛退俣葏⒖贾底鰷p法處理，計算得到的速度誤差。
[0076]步驟S405，通過速度誤差得到電流參考值。，通過將該速度誤差經(jīng)過轉(zhuǎn)化得到電流參考值。該電流參考值為軸承線圈的電流參考值，用于作為對軸承線圈的電流的控制參數(shù)。
[0077]步驟S406，獲取軸承線圈的電流反饋值。該電流反饋值為軸承線圈工作中的電流值，該電流反饋值在軸承線圈中能夠?qū)D(zhuǎn)子產(chǎn)生一定的作用力，使得轉(zhuǎn)子在該作用力的作用下懸浮或者產(chǎn)生位移。
[0078]步驟S407，根據(jù)電流參考值和電流反饋值調(diào)節(jié)軸承線圈的電流。第二調(diào)整單元70用于在得到電流參考值和獲取電流反饋值之后，根據(jù)電流參考值和電流反饋值調(diào)節(jié)軸承線圈的電流。由于軸承線圈中電流的大小決定了軸承線圈對轉(zhuǎn)子的作用力的大小，軸承線圈中電流越大，則對轉(zhuǎn)子的作用力越大，轉(zhuǎn)子受到的作用力越大，其加速度也就越大；反之，軸承線圈中的電流越小，轉(zhuǎn)子的加速度越小，因此第二調(diào)整單元70用于調(diào)節(jié)軸承線圈的電流實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的加速度的控制，進而控制轉(zhuǎn)子的速度，提高轉(zhuǎn)子位移的控制精度。
[0079]需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執(zhí)行指令的計算機系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0080]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
[0081]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種磁懸浮軸承的控制方法，其特征在于，包括: 獲取磁懸浮軸承系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值； 獲取所述轉(zhuǎn)軸中心的速度參考值；以及 通過所述速度反饋值和所述速度參考值對所述轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮軸承的控制方法，其特征在于，通過以下方式獲取所述速度參考值: 獲取所述轉(zhuǎn)軸中心的位移反饋值； 獲取所述轉(zhuǎn)軸中心的位移參考值； 通過所述位移反饋值和所述位移參考值計算位移誤差；以及 通過所述位移誤差得到所述速度參考值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮軸承的控制方法，其特征在于，在所述位移反饋值和所述位移參考值之后，所述磁懸浮軸承的控制方法還包括: 根據(jù)所述位移反饋值和所述位移參考值調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)軸中心的位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮軸承的控制方法，其特征在于，在獲取所述速度反饋值和所述速度參考值之后，所述磁懸浮軸承的控制方法包括: 通過所述速度反饋值和所述速度參考值計算速度誤差；以及 通過所述速度誤差得到電流參考值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁懸浮軸承的控制方法，其特征在于，所述磁懸浮軸承的控制方法包括:獲取所述軸承線圈的電流反饋值，在得到所述電流參考值和獲取所述電流反饋值之后，所述磁懸浮軸承的控制方法包括: 根據(jù)所述電流參考值和所述電流反饋值調(diào)節(jié)所述軸承線圈的電流。
6.一種磁懸浮軸承的控制裝置，其特征在于，包括: 第一獲取單元，用于獲取磁懸浮系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸中心的速度反饋值； 第二獲取單元，用于獲取所述轉(zhuǎn)軸中心的速度參考值；以及 第一調(diào)整單元，用于通過所述速度反饋值和所述速度參考值對所述轉(zhuǎn)軸中心的速度進行調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁懸浮軸承的控制裝置，其特征在于，所述第二獲取單元包括: 第一獲取模塊，用于獲取所述轉(zhuǎn)軸中心的位移反饋值； 第二獲取模塊，用于獲取所述轉(zhuǎn)軸中心的位移參考值； 計算模塊，用于通過所述位移反饋值和所述位移參考值計算位移誤差；以及 生成模塊，用于通過所述位移誤差得到所述速度參考值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁懸浮軸承的控制裝置，其特征在于，所述第二獲取單元還包括: 調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述位移反饋值和所述位移參考值調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)軸中心的位移。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁懸浮軸承的控制裝置，其特征在于，所述磁懸浮軸承的控制裝置包括: 計算單元，用于在獲取所述速度反饋值和所述速度參考值之后，通過所述速度反饋值和所述速度參考值計算速度誤差；以及 生成單元，用于通過所述速度誤差得到電流參考值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁懸浮軸承的控制裝置，其特征在于，所述磁懸浮軸承的控制裝置還包括: 第三獲取單元，用于獲取所述軸承線圈的電流反饋值； 第二調(diào)整單元，用于在得到所述電流參考值和獲取所述電流反饋值之后，根據(jù)所述電流參考值和所述電流反饋值調(diào)節(jié)所述軸承線圈的電流。
【文檔編號】G01M1/38GK104458126SQ201310416410
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】黃輝, 胡余生, 陳東鎖, 李燕, 郭偉林, 胡叨福 申請人:珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術(shù)研究中心有限公司