主動(dòng)磁力軸承的控制方法、裝置和系統(tǒng)與流程
本發(fā)明涉及主動(dòng)磁力軸承領(lǐng)域，具體而言，涉及一種主動(dòng)磁力軸承的控制方法、裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
主動(dòng)磁力軸承是利用可控電磁力將轉(zhuǎn)軸懸浮起來的系統(tǒng)，其主要由轉(zhuǎn)子、電磁鐵、傳感器、控制器和功率放大器等部件組成，傳統(tǒng)主動(dòng)磁力軸承系統(tǒng)的具體組成部分如圖1所示。由圖1可知軸承懸浮控制的工作原理是：軸承控制一般采用差動(dòng)電流控制方式，在進(jìn)行軸承懸浮控制時(shí)，為使轉(zhuǎn)子能夠在平衡位置穩(wěn)定懸浮，轉(zhuǎn)子的每個(gè)線圈均需要采用一組PI調(diào)節(jié)器(包括電流PI控制器和電流傳感器)控制電流大小，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)子位移，使其能夠穩(wěn)定懸浮。因此，對(duì)于單自由度的主動(dòng)磁力軸承系統(tǒng)來說，在進(jìn)行電流環(huán)控制時(shí)就需要2組PI控制器來調(diào)節(jié)軸承線圈電流值，即軸承線圈1需要電流PI控制器1和電流傳感器1來調(diào)節(jié)電流值，軸承線圈2需要電流PI控制器2和電流傳感器2來調(diào)節(jié)電流值。
針對(duì)現(xiàn)有的主動(dòng)磁力軸承的差動(dòng)控制方法通過兩組電流控制器和電流傳感器來調(diào)節(jié)軸承線圈的電流值，執(zhí)行效率低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種主動(dòng)磁力軸承的控制方法、裝置和系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有的主動(dòng)磁力軸承的差動(dòng)控制方法通過兩組電流控制器和電流傳感器來調(diào)節(jié)軸承線圈的電流值，執(zhí)行效率低的技術(shù)問題。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種主動(dòng)磁力軸承的控制方法，包括：電流控制器獲取電流傳感器返回的反饋電流和位置控制器生成的控制電流，其中，電流傳感器用于檢測(cè)第一軸承線圈的電流，得到反饋電流；電流控制器根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)；電流控制器根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈的電流，以使轉(zhuǎn)子懸浮在平衡位置。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種主動(dòng)磁力軸承的控制裝置，包括：獲取模塊，用于獲取一個(gè)電流傳感器返回的反饋電流和位置控制器生成的控制電流，其中，電流傳感器用于采集第一軸承線圈的電流；生成模塊，用于根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)；控制模塊，用于根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈的電流，以使轉(zhuǎn)子懸浮在平衡位置。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種主動(dòng)磁力軸承的控制系統(tǒng)，包括：電流傳感器，用于檢測(cè)第一軸承線圈的電流，得到反饋電流；位置控制器，用于生成控制電流；電流控制器，與電流傳感器和位置控制器連接，用于根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈的電流，以使轉(zhuǎn)子懸浮在平衡位置。
在本發(fā)明實(shí)施例中，電流控制器可以獲取電流傳感器檢測(cè)到的反饋電流和位置控制器生成的控制電流，根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈的電流，以使轉(zhuǎn)子懸浮在平衡位置，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)磁力軸承的差動(dòng)控制。容易注意到的是，只有一個(gè)電流傳感器采集軸承線圈的電流，一個(gè)電流控制器分別對(duì)兩個(gè)軸承線圈的電流進(jìn)行控制，與現(xiàn)有的差動(dòng)控制方法相比，減少了電流傳感器和電流控制器的數(shù)量，提高控制器軟件的執(zhí)行效率，從而解決了現(xiàn)有的主動(dòng)磁力軸承的差動(dòng)控制方法通過兩組電流控制器和電流傳感器來調(diào)節(jié)軸承線圈的電流值，執(zhí)行效率低的技術(shù)問題。因此，通過本發(fā)明上述實(shí)施例，可以達(dá)到提高控制器軟件的執(zhí)行效率，節(jié)約硬件資源，降低成本的效果。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種主動(dòng)磁力軸承的控制系統(tǒng)的示意圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種主動(dòng)磁力軸承的控制方法的流程圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種主動(dòng)磁力軸承的控制裝置的示意圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種主動(dòng)磁力軸承的控制系統(tǒng)的示意圖；以及
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選的主動(dòng)磁力軸承的控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，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)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
實(shí)施例1
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種主動(dòng)磁力軸承的控制方法的方法實(shí)施例，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(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)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。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種主動(dòng)磁力軸承的控制方法的流程圖，如圖2所示，該方法包括如下步驟：
步驟S202，電流控制器獲取電流傳感器返回的反饋電流和位置控制器生成的控制電流，其中，電流傳感器用于檢測(cè)第一軸承線圈的電流，得到反饋電流。
具體的，上述的電流控制器可以是電流PI(proportional integral，比例積分)控制器，上述的位置控制器可以是位置PID(proportional integral differentiation，比例積分微分)控制器，上述控制電流可以是使轉(zhuǎn)子回到平衡位置時(shí)，兩個(gè)軸承線圈的電流差值。
在一種可選的方案中，當(dāng)主動(dòng)磁力軸承的轉(zhuǎn)子偏離平衡位置時(shí)，位置PID控制器可以生成控制電流ic，電流傳感器可以檢測(cè)到第一軸承線圈的反饋電流ix1，電流PI控制器可以接收到控制電流ic和反饋電流ix1。
步驟S204，電流控制器根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)。
具體的，上述的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)用于控制軸承線圈的電流，且第一控制信號(hào)與第二控制信號(hào)不同。
在一種可選的方案中，電流PI控制器在接收到控制電流ic和反饋電流ix1之后，可以根據(jù)控制電流ic和反饋電流ix1，生成兩個(gè)不同的控制信號(hào)，即第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)。
步驟S206，電流控制器根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈的電流，以使轉(zhuǎn)子懸浮在平衡位置。
在一種可選的方案中，可以將生成的第一控制信號(hào)輸出至第一軸承線圈，將生成的第二控制信號(hào)輸出至軸承線圈，兩個(gè)控制信號(hào)分別控制第一軸承線圈的電流和第二軸承線圈的電流，從而使得第一軸承線圈的電流和第二軸承線圈的電流之間出現(xiàn)差動(dòng)電流，以對(duì)轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行控制，保證轉(zhuǎn)子能夠穩(wěn)定地懸浮在平衡位置。
通過本發(fā)明上述實(shí)施例，電流控制器可以獲取電流傳感器檢測(cè)到的反饋電流和位置控制器生成的控制電流，根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈的電流，以使轉(zhuǎn)子懸浮在平衡位置，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)磁力軸承的差動(dòng)控制。容易注意到的是，只有一個(gè)電流傳感器采集軸承線圈的電流，一個(gè)電流控制器分別對(duì)兩個(gè)軸承線圈的電流進(jìn)行控制，與現(xiàn)有的差動(dòng)控制方法相比，減少了電流傳感器和電流控制器的數(shù)量，提高控制器軟件的執(zhí)行效率，從而解決了現(xiàn)有的主動(dòng)磁力軸承的差動(dòng)控制方法通過兩組電流控制器和電流傳感器來調(diào)節(jié)軸承線圈的電流值，執(zhí)行效率低的技術(shù)問題。因此，通過本發(fā)明上述實(shí)施例，可以達(dá)到提高控制器軟件的執(zhí)行效率，節(jié)約硬件資源，降低成本的效果。
可選的，在本發(fā)明上述實(shí)施例中，步驟S204，電流控制器根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，包括：
步驟S2042，電流控制器計(jì)算反饋電流和控制電流的差值，得到電流差值。
在一種可選的方案中，電流PI控制器在接收到控制電流ic和反饋電流ix1之后，可以通過第一減法器計(jì)算反饋電流ix1和控制電流ic的差值，得到電流差值ix1-ic。
步驟S2044，電流控制器對(duì)電流差值進(jìn)行比例積分運(yùn)算，得到控制輸入信號(hào)。
具體的，上述的控制輸入信號(hào)可以是一個(gè)調(diào)節(jié)占空比的信號(hào)，從而可以調(diào)節(jié)軸承線圈的電流。
在一種可選的方案中，可以將電流差值ix1-ic作為PI運(yùn)算器的輸入值，通過PI運(yùn)算器對(duì)電流差值ix1-ic進(jìn)行PI運(yùn)算，得到輸入控制信號(hào)Pc。
此處需要說明的是，與現(xiàn)有的差動(dòng)控制方法相比，PI運(yùn)算器不需要輸入偏置電流I0，由于偏置電流一般由軟件給出，因此，不使用偏置電流I0可以簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)算法，提高軟件的執(zhí)行效率。
步驟S2046，電流控制器計(jì)算控制輸入信號(hào)和預(yù)設(shè)輸入信號(hào)的和值，得到第一控制信號(hào)。
步驟S2048，電流控制器計(jì)算預(yù)設(shè)輸入信號(hào)和控制輸入信號(hào)的差值，得到第二控制信號(hào)。
可選的，在本發(fā)明上述實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)和第二控制信號(hào)均等于預(yù)設(shè)輸入信號(hào)時(shí)，第一軸承線圈的電流和第二軸承線圈的電流均為預(yù)設(shè)電流。
具體的，上述的預(yù)設(shè)輸入信號(hào)可以是給定的輸入偏置值P0，P0的設(shè)置滿足如下條件：當(dāng)將輸入偏置值P0輸入第一軸承線圈和第二軸承線圈時(shí)，第一軸承線圈的電流和第二軸承線圈的電流均為一個(gè)固定值A(chǔ)，其中，A可以是在大于1，小于5范圍內(nèi)的任何值。
在一種可選的方案中，可以將輸入控制信號(hào)Pc和輸入偏置值P0分別輸入至加法器和第二減法器中，通過加法器計(jì)算輸入控制信號(hào)Pc和輸入偏置值P0之和，得到控制信號(hào)Pc+P0，即第一控制信號(hào)；通過第二減法器計(jì)算輸入偏置值P0和輸入控制信號(hào)Pc之差，得到控制信號(hào)P0-Pc，即第二控制信號(hào)。由于兩個(gè)控制信號(hào)不同，因此兩個(gè)軸承線圈的電流不同，出現(xiàn)差動(dòng)電流，從而可以對(duì)轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行控制，保證轉(zhuǎn)子能夠穩(wěn)定地懸浮在平衡位置。
可選的，在本發(fā)明上述實(shí)施例中，步驟S206，電流控制器根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈的電流，包括：
步驟S2062，電流控制器分別對(duì)第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，得到放大后的第一控制信號(hào)和放大后的第二控制信號(hào)。
步驟S2064，電流控制器將放大后的第一控制信號(hào)輸入第一軸承線圈，控制第一軸承線圈的電流，并將放大后的第二控制信號(hào)輸入第二軸承線圈，控制第二軸承線圈的電流。
在一種可選的方案中，在通過加法器計(jì)算得到控制信號(hào)Pc+P0，并通過第二減法器計(jì)算得到控制信號(hào)P0-Pc之后，可以將兩個(gè)控制信號(hào)輸出至兩個(gè)功率放大器，即第一功率放大器和第二功率放大器，通過功率放大器第一對(duì)控制信號(hào)Pc+P0進(jìn)行放大，并將放大后的控制信號(hào)Pc+P0輸入至第一軸承線圈，從而控制第一軸承線圈的電流；通過第二功率放大器對(duì)控制信號(hào)P0-Pc進(jìn)行放大，并將放大后的控制信號(hào)P0-Pc輸入至第二軸承線圈，從而控制第二軸承線圈的電流，進(jìn)而得到一個(gè)差動(dòng)電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置的控制，保證轉(zhuǎn)子能夠穩(wěn)定地懸浮在平衡位置。
可選的，在本發(fā)明上述實(shí)施例中，在步驟S202，電流控制器獲取一個(gè)電流傳感器返回的反饋電流和位置控制器生成的控制電流之前，上述方法還包括：
步驟S2002，位置控制器獲取位移傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置。
在一種可選的方案中，當(dāng)轉(zhuǎn)子偏離平衡位置Xref時(shí)，可以通過位移傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位移，確定轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置Xfdb，位移傳感器將檢測(cè)到的當(dāng)前位置Xfdb反饋給位置PID控制器。
步驟S2004，位置控制器計(jì)算平衡位置和當(dāng)前位置的差值，得到位移誤差值。
在一種可選的方案中，位置PID控制器在接收到當(dāng)前位置Xfdb之后，可以通過第三減法器計(jì)算平衡位置Xref和當(dāng)前位置Xfdb的差值，得到位移誤差值Xref-Xfdb。
步驟S2006，位置控制器對(duì)位移誤差值進(jìn)行比例積分微分運(yùn)算，得到控制電流。
在一種可選的方案中，可以通過PID運(yùn)算器將位移誤差值Xref-Xfdb轉(zhuǎn)換為控制電流ic，并將控制電流ic輸出至電流PI控制器。
此處需要說明的是，本發(fā)明上述實(shí)施例以單自由度為例對(duì)主動(dòng)磁力軸承的控制方法進(jìn)行詳細(xì)說明，在主動(dòng)磁力軸承為多自由度的情況下，與單自由度的控制方法類似，例如，如果是兩自由度，則需要兩個(gè)電流傳感器和兩個(gè)電流控制器。
實(shí)施例2
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種主動(dòng)磁力軸承的控制裝置的裝置實(shí)施例。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種主動(dòng)磁力軸承的控制裝置的示意圖，如圖3所示，該裝置包括：
獲取模塊31，用于獲取電流傳感器檢測(cè)到的反饋電流和位置控制器生成的控制電流，其中，電流傳感器用于檢測(cè)第一軸承線圈的電流，得到反饋電流。
具體的，上述的電流控制器可以是電流PI(proportional integral，比例積分)控制器，上述的位置控制器可以是位置PID(proportional integral differentiation，比例積分微分)控制器，上述控制電流可以是使轉(zhuǎn)子回到平衡位置時(shí)，兩個(gè)軸承線圈的電流差值。
在一種可選的方案中，當(dāng)主動(dòng)磁力軸承的轉(zhuǎn)子偏離平衡位置時(shí)，位置PID控制器可以生成控制電流ic，電流傳感器可以檢測(cè)到第一軸承線圈的反饋電流ix1，電流PI控制器可以接收到控制電流ic和反饋電流ix1。
生成模塊33，用于電流控制器根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)。
具體的，上述的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)用于控制軸承線圈的電流，且第一控制信號(hào)與第二控制信號(hào)不同。
在一種可選的方案中，電流PI控制器在接收到控制電流ic和反饋電流ix1之后，可以根據(jù)控制電流ic和反饋電流ix1，生成兩個(gè)不同的控制信號(hào)，即第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)。
控制模塊35，用于根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈的電流，以使轉(zhuǎn)子懸浮在平衡位置。
在一種可選的方案中，可以將生成的第一控制信號(hào)輸出至第一軸承線圈，將生成的第二控制信號(hào)輸出至軸承線圈，兩個(gè)控制信號(hào)分別控制第一軸承線圈的電流和第二軸承線圈的電流，從而使得第一軸承線圈的電流和第二軸承線圈的電流之間出現(xiàn)差動(dòng)電流，以對(duì)轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行控制，保證轉(zhuǎn)子能夠穩(wěn)定地懸浮在平衡位置。
通過本發(fā)明上述實(shí)施例，電流控制器可以獲取電流傳感器檢測(cè)到的反饋電流和位置控制器生成的控制電流，根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈的電流，以使轉(zhuǎn)子懸浮在平衡位置，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)磁力軸承的差動(dòng)控制。容易注意到的是，只有一個(gè)電流傳感器采集軸承線圈的電流，一個(gè)電流控制器分別對(duì)兩個(gè)軸承線圈的電流進(jìn)行控制，與現(xiàn)有的差動(dòng)控制方法相比，減少了電流傳感器和電流控制器的數(shù)量，提高控制器軟件的執(zhí)行效率，從而解決了現(xiàn)有的主動(dòng)磁力軸承的差動(dòng)控制方法通過兩組電流控制器和電流傳感器來調(diào)節(jié)軸承線圈的電流值，執(zhí)行效率低的技術(shù)問題。因此，通過本發(fā)明上述實(shí)施例，可以達(dá)到提高控制器軟件的執(zhí)行效率，節(jié)約硬件資源，降低成本的效果。
實(shí)施例3
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種主動(dòng)磁力軸承的控制系統(tǒng)的系統(tǒng)施例。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種主動(dòng)磁力軸承的控制系統(tǒng)的示意圖，如圖4所示，該系統(tǒng)包括：
電流傳感器41，用于檢測(cè)第一軸承線圈47的電流，得到反饋電流。
位置控制器43，用于生成控制電流。
具體的，上述的電流控制器可以是電流PI(proportional integral，比例積分)控制器，上述的位置控制器可以是位置PID(proportional integral differentiation，比例積分微分)控制器，上述控制電流可以是使轉(zhuǎn)子回到平衡位置時(shí)，兩個(gè)軸承線圈的電流差值。
在一種可選的方案中，當(dāng)主動(dòng)磁力軸承的轉(zhuǎn)子偏離平衡位置時(shí)，位置PID控制器可以生成控制電流ic，電流傳感器可以檢測(cè)到第一軸承線圈的反饋電流ix1，電流PI控制器可以接收到控制電流ic和反饋電流ix1。
電流控制器45，與電流傳感器41和位置控制器43連接，用于根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈47的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈49的電流，以使轉(zhuǎn)子懸浮在平衡位置。
具體的，上述的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)用于控制軸承線圈的電流，且第一控制信號(hào)與第二控制信號(hào)不同。
在一種可選的方案中，電流PI控制器在接收到控制電流ic和反饋電流ix1之后，可以根據(jù)控制電流ic和反饋電流ix1，生成兩個(gè)不同的控制信號(hào)，即第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，將生成的第一控制信號(hào)輸出至第一軸承線圈，將生成的第二控制信號(hào)輸出至軸承線圈，兩個(gè)控制信號(hào)分別控制第一軸承線圈的電流和第二軸承線圈的電流，從而使得第一軸承線圈的電流和第二軸承線圈的電流之間出現(xiàn)差動(dòng)電流，以對(duì)轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行控制，保證轉(zhuǎn)子能夠穩(wěn)定地懸浮在平衡位置。
通過本發(fā)明上述實(shí)施例，電流控制器可以獲取電流傳感器檢測(cè)到的反饋電流和位置控制器生成的控制電流，根據(jù)反饋電流和控制電流，生成第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，根據(jù)第一控制信號(hào)控制第一軸承線圈的電流，并根據(jù)第二控制信號(hào)控制第二軸承線圈的電流，以使轉(zhuǎn)子懸浮在平衡位置，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)磁力軸承的差動(dòng)控制。容易注意到的是，只有一個(gè)電流傳感器采集軸承線圈的電流，一個(gè)電流控制器分別對(duì)兩個(gè)軸承線圈的電流進(jìn)行控制，與現(xiàn)有的差動(dòng)控制方法相比，減少了電流傳感器和電流控制器的數(shù)量，提高控制器軟件的執(zhí)行效率，從而解決了現(xiàn)有的主動(dòng)磁力軸承的差動(dòng)控制方法通過兩組電流控制器和電流傳感器來調(diào)節(jié)軸承線圈的電流值，執(zhí)行效率低的技術(shù)問題。因此，通過本發(fā)明上述實(shí)施例，可以達(dá)到提高控制器軟件的執(zhí)行效率，節(jié)約硬件資源，降低成本的效果。
可選的，在本發(fā)明上述實(shí)施例中，上述電流控制器包括：
第一減法器，第一端與電流傳感器連接，第二端與位置控制器連接，用于計(jì)算反饋電流和控制電流的差值，得到電流差值。
在一種可選的方案中，電流PI控制器在接收到控制電流ic和反饋電流ix1之后，可以通過第一減法器計(jì)算反饋電流ix1和控制電流ic的差值，得到電流差值ix1-ic。
運(yùn)算器，與第一減法器的第三端連接，用于對(duì)電流差值進(jìn)行比例積分運(yùn)算，得到控制輸入信號(hào)。
具體的，上述的控制輸入信號(hào)可以是一個(gè)調(diào)節(jié)占空比的信號(hào)，從而可以調(diào)節(jié)軸承線圈的電流。
在一種可選的方案中，可以將電流差值ix1-ic作為PI運(yùn)算器的輸入值，通過PI運(yùn)算器對(duì)電流差值ix1-ic進(jìn)行PI運(yùn)算，得到輸入控制信號(hào)Pc。
此處需要說明的是，與現(xiàn)有的差動(dòng)控制方法相比，PI運(yùn)算器不需要輸入偏置電流I0，由于偏置電流一般由軟件給出，因此，不使用偏置電流I0可以簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)算法，提高軟件的執(zhí)行效率。
加法器，第一端輸入預(yù)設(shè)輸入信號(hào)，第二端與運(yùn)算器連接，用于計(jì)算控制輸入信號(hào)和預(yù)設(shè)輸入信號(hào)的和值，得到第一控制信號(hào)。
第二減法器，第一端輸入預(yù)設(shè)輸入信號(hào)，第二端與運(yùn)算器連接，用于計(jì)算預(yù)設(shè)輸入信號(hào)和控制輸入信號(hào)差值，得到第二控制信號(hào)。
可選的，在本發(fā)明上述實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)和第二控制信號(hào)均等于預(yù)設(shè)輸入信號(hào)時(shí)，第一軸承線圈的電流和第二軸承線圈的電流均為預(yù)設(shè)電流。
具體的，上述的預(yù)設(shè)輸入信號(hào)可以是給定的輸入偏置值P0，P0的設(shè)置滿足如下條件：當(dāng)將輸入偏置值P0輸入第一軸承線圈和第二軸承線圈時(shí)，第一軸承線圈的電流和第二軸承線圈的電流均為一個(gè)固定值A(chǔ)，其中，A可以是在大于1，小于5范圍內(nèi)的任何值。
在一種可選的方案中，可以將輸入控制信號(hào)Pc和輸入偏置值P0分別輸入至加法器和第二減法器中，通過加法器計(jì)算輸入控制信號(hào)Pc和輸入偏置值P0之和，得到控制信號(hào)Pc+P0，即第一控制信號(hào)；通過第二減法器計(jì)算輸入偏置值P0和輸入控制信號(hào)Pc之差，得到控制信號(hào)P0-Pc，即第二控制信號(hào)。由于兩個(gè)控制信號(hào)不同，因此兩個(gè)軸承線圈的電流不同，出現(xiàn)差動(dòng)電流，從而可以對(duì)轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)行控制，保證轉(zhuǎn)子能夠穩(wěn)定地懸浮在平衡位置。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選的主動(dòng)磁力軸承的控制系統(tǒng)的示意圖，如圖5所示，該主動(dòng)磁力軸承的控制系統(tǒng)可以包括：電流傳感器1，位置PID控制器，電流PI控制器1，軸承線圈1，軸承線圈2，減法器2，加法器和減法器3，其中，電流傳感器連接在軸承線圈1和減法器2的第一端之間；減法器2的第二端與位置PID控制器的輸出端連接，輸出端與電流PI控制器連接；加法器的第一端與電流PI控制器的輸出端連接，第二端連接輸入偏置值P0，輸出端與軸承線圈1連接；減法器3的第一端與電流PI控制器的輸出端連接，第二端連接輸入偏置值P0，輸出端與軸承線圈2連接。當(dāng)轉(zhuǎn)子偏離平衡位置Xref時(shí)，位置PID控制器可以生成相應(yīng)的控制電流ic，并將控制電流ic輸出至減法器2，電流傳感器1可以檢測(cè)軸承線圈1的反饋電流ix1，并將反饋電流ix1輸出中減法器2。減法器2計(jì)算反饋電流ix1和控制電流ic的差值，得到電流差值ix1-ic，并將電流差值ix1-ic輸出至電流PI控制器。電流PI控制器對(duì)電流差值ix1-ic進(jìn)行PI運(yùn)算，得到輸入控制信號(hào)Pc，并將輸入控制信號(hào)Pc分別輸出至加法器和減法器2。加法器輸入控制信號(hào)Pc和輸入偏置值P0之和，得到控制信號(hào)Pc+P0，并輸出至軸承線圈1。減法器2計(jì)算輸入偏置值P0和輸入控制信號(hào)Pc之差，得到控制信號(hào)P0-Pc，并輸出至軸承線圈2。
可選的，在本發(fā)明上述實(shí)施例中，上述電流控制器還包括：
第一功率放大器，與加法器的第三端連接，用于對(duì)第一控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，得到放大后的第一控制信號(hào)，并將放大后的第一控制信號(hào)輸入第一軸承線圈，控制第一軸承線圈的電流。
第二功率放大器，與第二減法器的第三端連接，用于對(duì)第二控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，得到放大后的第二控制信號(hào)，并將放大后的第二控制信號(hào)輸入第二軸承線圈，控制第二軸承線圈的電流。
在一種可選的方案中，在通過加法器計(jì)算得到控制信號(hào)Pc+P0，并通過第二減法器計(jì)算得到控制信號(hào)P0-Pc之后，可以將兩個(gè)控制信號(hào)輸出至兩個(gè)功率放大器，即第一功率放大器和第二功率放大器，通過功率放大器第一對(duì)控制信號(hào)Pc+P0進(jìn)行放大，并將放大后的控制信號(hào)Pc+P0輸入至第一軸承線圈，從而控制第一軸承線圈的電流；通過第二功率放大器對(duì)控制信號(hào)P0-Pc進(jìn)行放大，并將放大后的控制信號(hào)P0-Pc輸入至第二軸承線圈，從而控制第二軸承線圈的電流，進(jìn)而得到一個(gè)差動(dòng)電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置的控制，保證轉(zhuǎn)子能夠穩(wěn)定地懸浮在平衡位置。
如圖5所示，該主動(dòng)磁力軸承的控制系統(tǒng)還可以包括：功率放大器1和功率放大器2，其中，功率放大器1連接在加法器和軸承線圈1之間，功率放大器2連接在減法器3和軸承線圈2之間。功率放大器1將控制信號(hào)Pc+P0進(jìn)行放大，并輸出至軸承線圈1，從而控制軸承線圈1的電流，功率放大器2將控制信號(hào)P0-Pc進(jìn)行放大，并輸出至軸承線圈2，從而控制軸承線圈2的電流。
可選的，在本發(fā)明上述實(shí)施例中，上述系統(tǒng)還包括：
位移傳感器，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置。
在一種可選的方案中，當(dāng)轉(zhuǎn)子偏離平衡位置Xref時(shí)，可以通過位移傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位移，確定轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置Xfdb，位移傳感器將檢測(cè)到的當(dāng)前位置Xfdb反饋給位置PID控制器。
第三減法器，第一端與位移傳感器連接，第二端輸入平衡位置，用于計(jì)算平衡位置和當(dāng)前位置的差值，得到位移誤差值。
在一種可選的方案中，位置PID控制器在接收到當(dāng)前位置Xfdb之后，可以通過第三減法器計(jì)算平衡位置Xref和當(dāng)前位置Xfdb的差值，得到位移誤差值Xref-Xfdb。
位置控制器，與第三減法器的第三端連接，還用于對(duì)位移誤差值進(jìn)行比例積分微分運(yùn)算，得到控制電流。
在一種可選的方案中，可以通過PID運(yùn)算器將位移誤差值Xref-Xfdb轉(zhuǎn)換為控制電流ic，并將控制電流ic輸出至電流PI控制器。
如圖5所示，該主動(dòng)磁力軸承的控制系統(tǒng)還可以包括：位移傳感器和減法器1，其中，位移傳感器連接在轉(zhuǎn)子和減法器1的第一端之間，減法器1的第二端輸入平衡位置Xref，減法器1的輸出端連接位置PID控制器。位移傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置Xfdb，并輸出至減法器1，減法器1計(jì)算平衡位置Xref和當(dāng)前位置Xfdb的差值，得到位移誤差值Xref-Xfdb，并輸出至位置PID控制器，位置PID控制器將位移誤差值Xref-Xfdb轉(zhuǎn)換為控制電流ic，并輸出至減法器2。
此處需要說明的是，本發(fā)明上述實(shí)施例以單自由度為例對(duì)主動(dòng)磁力軸承的控制方法進(jìn)行詳細(xì)說明，在主動(dòng)磁力軸承為多自由度的情況下，與單自由度的控制方法類似，例如，如果是兩自由度，則需要兩個(gè)電流傳感器和兩個(gè)電流控制器。
上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實(shí)施例的相關(guān)描述。
在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的技術(shù)內(nèi)容，可通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。其中，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。
所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。
另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。
所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可為個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、移動(dòng)硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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