[发明专利]混合式磁悬浮轴承的控制方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及轴承控制领域，具体而言，涉及一种混合式磁悬浮轴承的控制方法、装置及系统。

背景技术

磁悬浮轴承是一种无接触的新型高性能机电一体化轴承，具有无摩擦、无磨损、无需润滑等优点。混合式磁悬浮轴承作为磁悬浮轴承中的一种，其机构部件存在永久磁铁与电磁铁，永久磁铁提供偏置磁场，可以避免主动磁悬浮系统因偏置电流产生的功耗，电磁铁产生控制磁场，仅用于提供平衡负载或者外界干扰力的控制电流。混合式磁悬浮轴承与主动式磁悬浮轴承相比，虽然已经降低了功耗，但如何进一步降低混合式磁悬浮轴承的功耗是磁悬浮轴承控制器设计所面临的问题。

常规的混合式磁悬浮轴承控制器采用定气隙控制方法，其工作原理为：位移传感器实时监测磁悬浮转子的位移信号，并与参考位移信号进行比较，计算出偏差量，控制器把该偏差量转变为控制信号，经过功率放大器转变为控制电流，控制电路产生控制磁场，与偏置磁场相叠加，进而实时的改变电磁力的大小，使转子稳定悬浮在平衡位置。

当混合式磁悬浮轴承转子无负载或者无任何外界干扰力的情况下，转子将稳定悬浮于平衡位置，此时，转子主要靠永久磁铁提供的偏置磁场保持稳定悬浮状态，电磁线圈的控制电流基本为零。但是当存在负载或者外界干扰力时，电磁线圈需要产生一定的控制电流来保持转子稳定悬浮于平衡位置，并且负载或者干扰力增大，控制电流将随着增大，功耗也相应的增大。

现有技术中，混合式磁悬浮轴承控制器当存在负载或者外界干扰力时，电磁线圈始终流过一定的控制电流，并且随着负载或者干扰力增大，控制电流增大，功耗增大。

针对现有的混合式磁悬浮轴承系统在存在负载或者外界干扰力时功耗大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种混合式磁悬浮轴承的控制方法、装置及系统，以至少解决混合式磁悬浮轴承系统在存在负载或者外界干扰力时功耗大的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种混合式磁悬浮轴承的控制方法，该控制方法包括：检测磁悬浮轴承的转子的位移偏差量，并确定所述位移偏差量的电压控制信号；通过功率控制器对所述电压控制信号作正反馈处理，得到处理后的电压控制信号；利用所述处理后的电压控制信号确定功率放大器输出的驱动电流；通过所述驱动电流驱动电磁线圈，以使所述转子悬浮。

进一步地，通过功率控制器对所述电压控制信号作正反馈处理，得到处理后的电压控制信号包括：将所述电压控制信号作为所述功率控制器的输入，对所述电压控制信号作积分处理，得到反馈信号；将所述反馈信号与所述电压控制信号叠加，输出所述处理后的电压控制信号。

进一步地，对所述电压控制信号作积分处理，得到反馈信号包括：将所述电压控制信号作k/s积分处理，得到所述反馈信号，其中，所述k表示所述功率控制器的比例系数，1/s表示积分。

进一步地，检测磁悬浮轴承的转子的位移偏差量包括：实时检测所述转子的当前位置；计算所述转子的平衡位置与所述当前位置的差值，得到所述位移偏差量。

进一步地，在通过所述驱动电流驱动电磁线圈，以使所述转子悬浮之后，所述控制方法还包括：将所述转子的当前位置确定为所述转子更新后的平衡位置。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种混合式磁悬浮轴承的控制系统，该控制系统包括：处理器，用于检测磁悬浮轴承的转子的位移偏差量，并确定所述位移偏差量的电压控制信号；功率控制器，用于对所述电压控制信号作正反馈处理，得到处理后的电压控制信号；功率放大器，用于利用所述处理后的电压控制信号确定所述功率放大器输出的驱动电流，并通过所述驱动电流驱动电磁线圈，以使所述转子悬浮。

进一步地，所述控制系统还包括：积分器，所述电压控制信号作为所述功率控制器的输入，通过所述积分器对所述电压控制信号作积分处理，得到反馈信号，将所述反馈信号与所述电压控制信号叠加，输出所述处理后的电压控制信号。

进一步地，所述处理器包括：位移传感器，用于实时检测所述转子的当前位置；比较器，用于计算所述转子的平衡位置与所述当前位置的差值，得到所述位移偏差量；电压控制器，用于确定所述位移偏差量的电压控制信号。