[发明专利]涡旋机及其轴向背压动态控制方法、存储介质

权利要求书

1.一种轴向背压动态控制方法，适用于采用电磁机构抵消轴向气体分离力的涡旋机，其特征在于，包括如下步骤：

在涡旋机稳定运行状态下，等时间间隔采样当前转速下的实际电磁控制力，并与当前转速下各采样时刻的目标电磁控制力比较获得单个采样周期内两者之间的总体差值，采用迭代法确定使该总体差值最小的最优提前步数；设置转速增量，获取不同转速对应的最优提前步数，生成“转速-提前步数”曲线；

检测当前时刻的排气压力及转角值，结合“轴向气体分离力-转角-排气压力”曲线，获取当前时刻的轴向气体分离力；根据当前转角值确定当前转速，结合“转速-提前步数”曲线，确定提前步数N₀；结合当前时刻的轴向气体分离力，对动涡盘进行提前步数为N₀的PID超前控制。

2.根据权利要求1所述的轴向背压动态控制方法，其特征在于，判断涡旋机是否处于稳定运行状态的具体方法为：检测当前时刻实际电磁控制力，并将其与当前时刻的目标电磁控制力比较获得控制误差，当最近三个周期内控制误差均低于5％时，确定涡旋机处于稳定运行状态。

3.根据权利要求1所述的轴向背压动态控制方法，其特征在于，采用迭代法确定使实际电磁控制力F(k)与目标电磁控制力Fa(k)之间的总体差值最小的最优提前步数的具体方法为：

在k时刻对动涡盘输入电磁控制力F(k)＝Fa(k+N)，根据PID超前预测平衡优化性能指标判断当实际电磁控制力与目标电磁控制力之间的总体差值达到最小时N的取值即为N₀；

其中，N为提前步数，设定单周期内的采样次数为k₀，则提前步数N的取值范围为：N∈[0，k₀]。

4.根据权利要求3所述的轴向背压动态控制方法，其特征在于，所述PID超前预测平衡优化性能指标minErr为：

其中，k为当前采样时刻，F(i)为i时刻对应的实际电磁控制力，Fa(i)为i时刻的目标电磁控制力。

5.根据权利要求4所述的轴向背压动态控制方法，其特征在于，设单周期内的总步数为x，每步长角度为y，则单周期内k取值范围为k∈[0，x/y-1]。

6.根据权利要求1所述的轴向背压动态控制方法，其特征在于，所述“根据当前转角值确定当前转速”的具体方法为：

其中，V为转速，θ(k)为k时刻的转角值，θ₀为初始角度值，r为动涡盘的半径，t为转动角度θ(k)所消耗的时间。

7.根据权利要求1所述的轴向背压动态控制方法，其特征在于，所述“结合当前时刻的轴向气体分离力，对动涡盘进行提前步数为N₀的PID控制”的具体方法为：设当前时刻k对应的目标电磁控制力为Fa(k)，则k时刻电磁机构实际对动涡盘输出的电磁控制力F(k)＝F_a(k+N₀)。

8.一种涡旋机，包括动涡盘和静涡盘，其特征在于，还包括轴向力电磁控制机构，该轴向力电磁控制机构采用如权利要求1-7中任一项所述的轴向背压动态控制方法来抵消动涡盘与静涡盘之间的轴向气体分离力。

9.根据权利要求8所述的一种涡旋机，其特征在于，所述轴向力电磁控制机构包括控制部件、检测部件及电磁组件；其中：

所述电磁组件，设置于动涡盘与静涡盘之间，用于产生电磁控制力以抵消动涡盘与静涡盘之间的轴向气体分离力；

所述检测部件，包括：压力检测件及转角检测件，所述压力检测件包括电磁控制力检测部件，及设置于涡旋机的排气口延伸管路处用于检测涡旋机排气口压力的排气压力检测部件；所述转角检测件设置于涡旋机的驱动轴处，用于检测动涡盘的转角信息；

所述控制部件，分别与所述检测部件及控制执行连接，控制部件根据检测部件的检测结果对电磁组件中的电流进行相应地调节，从而使得轴向电磁力抵消动、静涡盘间的轴向气体分离力。

10.一种存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，该计算机程序被处理执行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的轴向背压动态控制方法的步骤。