[发明专利]一种磁悬浮轴承稳定控制方法

权利要求书

1.一种磁悬浮轴承稳定控制方法，采用一种磁悬浮轴承稳定控制装置对磁悬浮轴承进行稳定控制，所述装置包括高精度位移传感器、电流传感器、光电耦合器、驱动MOSFET的驱动芯片、处理信号的硬件滤波电路以及DSP芯片；所述高精度位移传感器用于检测磁悬浮轴承的位置，并将检测的位置信号经过硬件滤波电路滤波后传到DSP芯片；所述电流传感器用于检测磁悬浮轴承线圈的电流，并将电流信号经过硬件滤波电路滤波后传到DSP芯片；DSP芯片通过获取的磁悬浮轴承位置信息和电流信息确定磁悬浮轴承的工作状态，并输出PWM信号，PWM信号通过光电耦合器、驱动芯片控制磁悬浮轴承中金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET的通断，进而实现对磁悬浮轴承进行稳定性控制；

其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1、高精度位移传感器将采集的磁悬浮轴承位置信号经过硬件滤波电路传到DSP芯片；电流传感器采集的信号经过硬件滤波电路传到DSP芯片；

步骤2、DSP芯片通过获取到的磁悬浮轴承位置信息、电流信息确定磁悬浮轴承工作的状态；当位移传感器检测到的磁悬浮轴承的位置信号与参考值的差值大于等于阈值时，DSP芯片运行于第I种模式，将实际检测到的磁轴承位置信息与参考值做差，计算出磁悬浮轴承中转子中心位置的偏移量，进行PID控制算法处理，再将PID算法处理后的值与三角波比较得到PWM波；PWM波经过隔离作用的光电耦合器、驱动MOSFET通断的驱动芯片，控制MOSFET开通关断，实现对磁轴承的位置进行快速的调节，记录下磁悬浮轴承稳定时刻的电流值，使磁悬浮轴承快速稳定悬浮；

步骤3、当位移传感器检测到磁悬浮轴承的位置信号与参考值的差值小于阈值时，DSP芯片运行于第II种模式，在步骤2的控制方案基础上添加电流补偿的控制方法控制磁悬浮轴承，抑制磁悬浮轴承线圈电流的纹波；

步骤4、DSP芯片运行第Ⅲ种模式，对步骤3中控制方法进行补充，防止步骤3调节失控；在步骤3执行过程中，当位移传感器检测到的位置信号与参考值的差值大于阈值两倍以上的时候，说明步骤3中PID调节的参数设置不合适，使得磁悬浮轴承失去控制；此时DSP立刻发出报警信号，禁用现有的PID参数，利用步骤2中PID参数使磁悬浮轴承恢复正常运行。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮轴承稳定控制方法，其特征在于，步骤3所述第II种模式在步骤2的控制方案基础上添加电流补偿的控制方法控制磁悬浮轴承，减小电流纹波；该控制方法由位移控制外环和电流控制内环两个控制环路组成，具体方法为：

控制外环为位移误差PID控制，内环为电流补偿环节；控制外环仍然采用步骤2中的位移差作为控制量，将该位移差进行PID调节控制，再将其PID控制之后的值归一化得到一个标幺值；控制内环将磁悬浮轴承线圈的电流通过电流传感器采集，该电流信号通过硬件滤波再送入DSP处理；DSP芯片将电流信号进行二阶滤波器滤波提取电流信号的基准波，将未经过提取的电流信号与该基准波相减得到纹波，再将得到的纹波信号移相180度，将移相之后的信号与控制外环归一化得到的标幺值进行做差作为补偿量；将该补偿量与三角波比较作为控制磁悬浮轴承MOSFET开关管的PWM波，PWM波经过隔离作用的光电耦合器、驱动MOSFET通断的驱动芯片，控制MOSFET开通关断，实现对磁悬浮轴承控制。