[实用新型]一种磁悬浮分子泵的神经网络控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及流体设备领域，尤其涉及一种可实现磁悬浮分子泵在任意位置安装的神经网络控制装置。

背景技术

磁悬浮分子泵是利用磁轴承产生电磁力使转子悬浮在空中，实现转子和定子之间无机械接触且转子位置可主动控制的一种新型高性能分子泵。由于磁悬浮分子泵具有无摩擦、无需润滑、无污染、高速度、寿命长等优点，因此磁悬浮分子泵广泛用于高真空度、高洁净度的真空获得领域。

磁悬浮分子泵的负载由径向磁轴承和轴向磁轴承共同承担。在工作过程中，磁悬浮分子泵可能需要在任意位置安装。磁悬浮分子泵安装在不同位置时，径向磁轴承和轴向磁轴承分担的负载不同，磁轴承线圈电流也随之变化，因此需要合理分配磁轴承承载力。针对分子泵安装角α和旋转角β变化的问题，较常见的方法是将径向磁轴承偏置电流、轴向磁轴承偏置电流始终取各种安装情况下所需值的最大值，以保证磁轴承产生的静态磁场满足承载需求，避免出现径向磁轴承和轴向磁轴承的承载力不足；同时在分子泵安装角α和旋转角β变化时，采用固定的控制算法保证系统稳定。

上述方案的缺陷在于：将径向磁轴承偏置电流、轴向磁轴承偏置电流均取最大值将导致大部分工况下磁轴承线圈偏置电流过大，功耗增加，线圈发热严重。不论分子泵安装角α和旋转角β如何变化，控制程序采用固定的控制算法容易造成系统性能下降。

人工神经网络简称神经网络，是一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法，广泛应用于模式识别、信号处理、专家系统、机器人控制等领域。神经网络依据系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的，其具有自学习和自适应的能力，可 以通过预先提供的一批相互对应的输入-输出数据，分析掌握两者之间潜在的规律，最终根据这些规律，用新的输入数据来推算输出结果，这种学习分析的过程被称为“训练”。目前，已有近40种神经网络模型，其中有感知器、自组织映射、Hopfield网络、RBF神经网络等。由于磁悬浮分子泵是一个非线性系统，因此适合设计神经网络控制装置对其进行控制，从而实现磁悬浮分子泵在任意位置安装均能稳定工作，但现有技术中并未有相关神经网络控制装置。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有磁悬浮分子泵控制程序无法根据分子泵安装位置的变化实时调整径向磁轴承偏置电流、轴向磁轴承偏置电流及相关控制参数，从而提出一种磁悬浮分子泵的神经网络控制装置。在磁悬浮分子泵安装位置变化后，根据分子泵安装角α、旋转角β、转子位置偏差E和转子位置偏差变化率EC，通过神经网络实时调整径向磁轴承偏置电流、轴向磁轴承偏置电流和磁轴承PID控制参数(即Proportional-Integral-Derivative Parameter，PID Parameter，又称为“比例-积分-微分控制参数”)，从而实现磁悬浮分子泵在任意位置安装均能稳定运行。

为解决上述技术问题，本发明的一种磁悬浮分子泵的神经网络控制装置，包括磁悬浮分子泵，所述磁悬浮分子泵具有轴向磁轴承和径向磁轴承，还包括：

第一电流检测装置，设于所述轴向磁轴承处，用于检测所述磁悬浮分子泵实现稳定悬浮时的轴向磁轴承静态工作电流；

第二电流检测装置，设于所述径向磁轴承处，用于检测所述磁悬浮分子泵实现稳定悬浮时的径向磁轴承静态工作电流；

位移检测装置，设于所述磁悬浮分子泵转子处，用于在分子泵工作时检测转子位移；

参数计算装置，根据位移检测装置检测到的转子位移计算输出转子位移偏差以及转子位移偏差变化率；

控制器，所述控制器中设有根据试验数据训练好的神经网络控制器，所述控制器与第一电流检测装置、第二电流检测装置、位移检测装置、参数计算装置分别连接，通过所述神经网络控制器进行神经网络控制，输出控制信号，实现磁悬浮分子泵稳定运行。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，