磁懸浮系統(tǒng)的軸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系統(tǒng)的軸控制方法和裝置，其中，磁懸浮系統(tǒng)的軸控制方法包括：獲取對(duì)磁懸浮系統(tǒng)中軸的位移進(jìn)行檢測得到的位移信號(hào)；從位移信號(hào)中分離出渦動(dòng)位移；以及根據(jù)渦動(dòng)位移控制軸的渦動(dòng)。通過本發(fā)明，達(dá)到了磁懸浮系統(tǒng)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)抑制軸渦動(dòng)的效果。
【專利說明】磁懸淳系統(tǒng)的軸控制方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種磁懸浮系統(tǒng)的軸控制方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于磁懸浮系統(tǒng)一般忽略各自由度間的耦合，而采用分散控制的方法來實(shí)現(xiàn)五自 由度控制，各個(gè)自由度獨(dú)立控制。但是，對(duì)于磁懸浮系統(tǒng)的軸作為高速旋轉(zhuǎn)的物體，不可避 免會(huì)存在渦動(dòng)，渦動(dòng)包含有圓柱渦動(dòng)及圓錐渦動(dòng)，高速時(shí)圓錐渦動(dòng)較劇烈。圓柱渦動(dòng)類似平 動(dòng)，磁懸浮系統(tǒng)的細(xì)長軸在圓柱渦動(dòng)時(shí)，前后兩端的位移是同幅同相的，在圓錐渦動(dòng)時(shí)，前 后兩端的位移通常是反向的。實(shí)際工作中，傳感器檢測到的位移信號(hào)是這兩種運(yùn)動(dòng)合成產(chǎn) 生的位移。在各自由度獨(dú)立控制的情況下，無法對(duì)渦動(dòng)進(jìn)行控制，當(dāng)渦動(dòng)嚴(yán)重時(shí)極有可能會(huì) 造成磁懸浮系統(tǒng)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)失穩(wěn)，因此對(duì)渦動(dòng)進(jìn)行有效的控制是極其有必要的。
[0003] 目前通常采用以下方法抑制渦動(dòng)：在分散控制的基礎(chǔ)上添加一些解耦控制算法， 如交叉反饋控制等或者采用集中控制方法。這些方法的缺點(diǎn)是算法復(fù)雜，運(yùn)算量大，在DSP 中實(shí)現(xiàn)較難。
[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中磁懸浮系統(tǒng)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)難以抑制軸渦動(dòng)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系統(tǒng)的軸控制方法和裝置，以解決現(xiàn)有技 術(shù)中磁懸浮系統(tǒng)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)難以抑制軸承渦動(dòng)的問題。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種磁懸浮系統(tǒng)的軸控制方 法。根據(jù)本發(fā)明的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制方法包括：獲取對(duì)磁懸浮系統(tǒng)中軸的位移進(jìn)行檢測 得到的位移信號(hào)；從位移信號(hào)中分離出渦動(dòng)位移；以及根據(jù)渦動(dòng)位移控制軸的渦動(dòng)。
[0007] 進(jìn)一步地，采用前軸承傳感器檢測軸的前端偏離平衡位置的位移，采用后軸承傳 感器檢測軸的后端偏離平衡位置的位移，采用以下公式分離出渦動(dòng)位移：

【權(quán)利要求】
1. 一種磁懸浮系統(tǒng)的軸控制方法，其特征在于，包括： 獲取對(duì)磁懸浮系統(tǒng)中軸的位移進(jìn)行檢測得到的位移信號(hào)； 從所述位移信號(hào)中分離出渦動(dòng)位移；以及 根據(jù)所述渦動(dòng)位移控制所述軸的渦動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制方法，其特征在于，采用前軸承傳感器 檢測所述軸的前端偏離平衡位置的位移，采用后軸承傳感器檢測所述軸的后端偏離平衡位 置的位移，采用以下公式分離出所述渦動(dòng)位移：
其中，xal、Xbl分別為所述軸的前后兩端的渦動(dòng)位移，Ia為所述軸的質(zhì)心到所述前軸承 傳感器的距離，Ib為所述軸的質(zhì)心到所述后軸承傳感器的距離，Xa為所述前軸承傳感器檢 測到的所述軸的前端偏離平衡位置的位移，Xb為所述后軸承傳感器檢測到的所述軸的后端 偏離平衡位置的位移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制方法，其特征在于，根據(jù)所述渦動(dòng)位移 控制所述軸的渦動(dòng)包括： 根據(jù)所述渦動(dòng)位移計(jì)算所述軸的渦動(dòng)角度；以及 控制所述軸的渦動(dòng)角度在預(yù)定范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制方法，其特征在于，根據(jù)所述渦動(dòng)位 移計(jì)算所述軸的渦動(dòng)角度包括采用以下任意一種方式計(jì)算所述渦動(dòng)角度： 方式一：
方式二：
方式三：
其中，α為渦動(dòng)角度，Xal、Xbl分別為所述軸的前后兩端的渦動(dòng)位移，Ia為所述軸的質(zhì)心 到前軸承傳感器的距離，Ib為所述軸的質(zhì)心到后軸承傳感器的距離，Xa為所述前軸承傳感 器檢測到的所述軸的前端偏離平衡位置的位移，Xb為所述后軸承傳感器檢測到的所述軸的 后端偏離平衡位置的位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制方法，其特征在于，從所述位移信號(hào)中 分離出渦動(dòng)位移包括對(duì)所述位移信號(hào)進(jìn)行分離，得到平動(dòng)位移和所述渦動(dòng)位移，在得到所 述平動(dòng)位移之后，所述方法還包括：根據(jù)所述平動(dòng)位移控制所述軸的平動(dòng)，所述平動(dòng)位移包 括前軸承處的平動(dòng)位移和后軸承處的平動(dòng)位移。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制方法，其特征在于，根據(jù)所述渦動(dòng)位移 控制所述軸的渦動(dòng)以及根據(jù)所述平動(dòng)位移控制所述軸的平動(dòng)包括： 采用第一PID控制器對(duì)所述前軸承處的平動(dòng)位移進(jìn)行控制； 采用第二PID控制器對(duì)所述后軸承處的平動(dòng)位移進(jìn)行控制；以及 采用第三PID控制器對(duì)所述渦動(dòng)位移對(duì)應(yīng)的渦動(dòng)角度進(jìn)行控制。
7. -種磁懸浮系統(tǒng)的軸控制裝置，其特征在于，包括： 獲取單元，用于獲取對(duì)磁懸浮系統(tǒng)中軸的位移進(jìn)行檢測得到的位移信號(hào)； 分離單元，用于從所述位移信號(hào)中分離出渦動(dòng)位移；以及 控制單元，用于根據(jù)所述渦動(dòng)位移控制所述軸的渦動(dòng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制裝置，其特征在于，采用前軸承傳感器 檢測所述軸的前端的渦動(dòng)位移，采用后軸承傳感器檢測所述軸的后端的渦動(dòng)位移，所述分 離單元用干采用以下公式分離出所沭渦動(dòng)位移：
其中，xal、Xbl分別為所述軸的前后兩端的渦動(dòng)位移，Ia為所述軸的質(zhì)心到所述前軸承 傳感器的距離，Ib為所述軸的質(zhì)心到所述后軸承傳感器的距離，Xa為所述前軸承傳感器檢 測到的所述軸的前端偏離平衡位置的位移，Xb為所述后軸承傳感器檢測到的所述軸的后端 偏離平衡位置的位移。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制裝置，其特征在于，所述控制單元包括： 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述渦動(dòng)位移計(jì)算所述軸的渦動(dòng)角度；以及 控制模塊，用于控制所述軸的渦動(dòng)角度在預(yù)定范圍內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制裝置，其特征在于，所述計(jì)算模塊用于 采用以下任意一種方式計(jì)算所述渦動(dòng)角度： 方式一：
方式二：
方式三：
其中，α為渦動(dòng)角度，Xal、Xbl分別為所述軸的前后兩端的渦動(dòng)位移，Ia為所述軸的質(zhì)心 到前軸承傳感器的距離，Ib為所述軸的質(zhì)心到后軸承傳感器的距離，Xa為所述前軸承傳感 器檢測到的所述軸的前端偏離平衡位置的位移，Xb為所述后軸承傳感器檢測到的所述軸的 后端偏離平衡位置的位移。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制裝置，其特征在于，所述分離單元用于 對(duì)所述位移信號(hào)進(jìn)行分離，得到平動(dòng)位移和所述渦動(dòng)位移，所述控制單元還用于在得到所 述平動(dòng)位移之后，根據(jù)所述平動(dòng)位移控制所述軸的平動(dòng)，所述平動(dòng)位移包括前軸承處的平 動(dòng)位移和后軸承處的平動(dòng)位移。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁懸浮系統(tǒng)的軸控制裝置，其特征在于，所述控制單元用 于： 采用第一PID控制器對(duì)所述前軸承處的平動(dòng)位移進(jìn)行控制； 采用第二PID控制器對(duì)所述后軸承處的平動(dòng)位移進(jìn)行控制；以及 采用第三PID控制器對(duì)所述渦動(dòng)位移對(duì)應(yīng)的渦動(dòng)角度進(jìn)行控制。
【文檔編號(hào)】H02N15/00GK104467545SQ201310416595
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術(shù)研究中心有限公司