混合式磁懸浮軸承的控制方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及軸承控制領域，具體而言，涉及一種混合式磁懸浮軸承的控制方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]磁懸浮軸承是一種無接觸的新型高性能機電一體化軸承，具有無摩擦、無磨損、無需潤滑等優(yōu)點。混合式磁懸浮軸承作為磁懸浮軸承中的一種，其機構(gòu)部件存在永久磁鐵與電磁鐵，永久磁鐵提供偏置磁場，可以避免主動磁懸浮系統(tǒng)因偏置電流產(chǎn)生的功耗，電磁鐵產(chǎn)生控制磁場，僅用于提供平衡負載或者外界干擾力的控制電流。混合式磁懸浮軸承與主動式磁懸浮軸承相比，雖然已經(jīng)降低了功耗，但如何進一步降低混合式磁懸浮軸承的功耗是磁懸浮軸承控制器設計所面臨的問題。
[0003]常規(guī)的混合式磁懸浮軸承控制器采用定氣隙控制方法，其工作原理為:位移傳感器實時監(jiān)測磁懸浮轉(zhuǎn)子的位移信號，并與參考位移信號進行比較，計算出偏差量，控制器把該偏差量轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘枺?jīng)過功率放大器轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂齐娏?，控制電路產(chǎn)生控制磁場，與偏置磁場相疊加，進而實時的改變電磁力的大小，使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮在平衡位置。
[0004]當混合式磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子無負載或者無任何外界干擾力的情況下，轉(zhuǎn)子將穩(wěn)定懸浮于平衡位置，此時，轉(zhuǎn)子主要靠永久磁鐵提供的偏置磁場保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，電磁線圈的控制電流基本為零。但是當存在負載或者外界干擾力時，電磁線圈需要產(chǎn)生一定的控制電流來保持轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮于平衡位置，并且負載或者干擾力增大，控制電流將隨著增大，功耗也相應的增大。
[0005]現(xiàn)有技術中，混合式磁懸浮軸承控制器當存在負載或者外界干擾力時，電磁線圈始終流過一定的控制電流，并且隨著負載或者干擾力增大，控制電流增大，功耗增大。
[0006]針對現(xiàn)有的混合式磁懸浮軸承系統(tǒng)在存在負載或者外界干擾力時功耗大的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實施例提供了一種混合式磁懸浮軸承的控制方法、裝置及系統(tǒng)，以至少解決混合式磁懸浮軸承系統(tǒng)在存在負載或者外界干擾力時功耗大的技術問題。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種混合式磁懸浮軸承的控制方法，該控制方法包括:檢測磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子的位移偏差量，并確定所述位移偏差量的電壓控制信號；通過功率控制器對所述電壓控制信號作正反饋處理，得到處理后的電壓控制信號；利用所述處理后的電壓控制信號確定功率放大器輸出的驅(qū)動電流；通過所述驅(qū)動電流驅(qū)動電磁線圈，以使所述轉(zhuǎn)子懸浮。
[0009]進一步地，通過功率控制器對所述電壓控制信號作正反饋處理，得到處理后的電壓控制信號包括:將所述電壓控制信號作為所述功率控制器的輸入，對所述電壓控制信號作積分處理，得到反饋信號；將所述反饋信號與所述電壓控制信號疊加，輸出所述處理后的電壓控制信號。
[0010]進一步地，對所述電壓控制信號作積分處理，得到反饋信號包括:將所述電壓控制信號作k/s積分處理，得到所述反饋信號，其中，所述k表示所述功率控制器的比例系數(shù)，1/s表不積分。
[0011]進一步地，檢測磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子的位移偏差量包括:實時檢測所述轉(zhuǎn)子的當前位置；計算所述轉(zhuǎn)子的平衡位置與所述當前位置的差值，得到所述位移偏差量。
[0012]進一步地，在通過所述驅(qū)動電流驅(qū)動電磁線圈，以使所述轉(zhuǎn)子懸浮之后，所述控制方法還包括:將所述轉(zhuǎn)子的當前位置確定為所述轉(zhuǎn)子更新后的平衡位置。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種混合式磁懸浮軸承的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括:處理器，用于檢測磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子的位移偏差量，并確定所述位移偏差量的電壓控制信號；功率控制器，用于對所述電壓控制信號作正反饋處理，得到處理后的電壓控制信號；功率放大器，用于利用所述處理后的電壓控制信號確定所述功率放大器輸出的驅(qū)動電流，并通過所述驅(qū)動電流驅(qū)動電磁線圈，以使所述轉(zhuǎn)子懸浮。
[0014]進一步地，所述控制系統(tǒng)還包括:積分器，所述電壓控制信號作為所述功率控制器的輸入，通過所述積分器對所述電壓控制信號作積分處理，得到反饋信號，將所述反饋信號與所述電壓控制信號疊加，輸出所述處理后的電壓控制信號。
[0015]進一步地，所述處理器包括:位移傳感器，用于實時檢測所述轉(zhuǎn)子的當前位置；比較器，用于計算所述轉(zhuǎn)子的平衡位置與所述當前位置的差值，得到所述位移偏差量；電壓控制器，用于確定所述位移偏差量的電壓控制信號。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種混合式磁懸浮軸承的控制裝置，該控制裝置包括:處理單元，用于檢測磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子的位移偏差量，并確定所述位移偏差量的電壓控制信號；反饋單元，用于通過功率控制器對所述電壓控制信號作正反饋處理，得到處理后的電壓控制信號；確定單元，用于利用所述處理后的電壓控制信號確定功率放大器輸出的驅(qū)動電流；驅(qū)動單元，用于通過所述驅(qū)動電流驅(qū)動電磁線圈，以使所述轉(zhuǎn)子懸浮。
[0017]進一步地，所述反饋單元包括:積分反饋模塊，用于將所述電壓控制信號作為所述功率控制器的輸入，對所述電壓控制信號作積分處理，得到反饋信號；疊加模塊，用于將所述反饋信號與所述電壓控制信號疊加，輸出所述處理后的電壓控制信號。
[0018]采用上述實施例，通過功率控制器對電壓控制信號作正反饋處理，可以對電壓控制信號起到促進或加強的作用，基于得到的處理后的電壓控制信號確定的驅(qū)動信號驅(qū)動電磁線圈，不僅可以將轉(zhuǎn)子拉回至原來的平衡位置，而且可以使轉(zhuǎn)子向負載作用力的反方向運動，從而在負載增大時，無需驅(qū)動電流驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動，減小了軸承的功耗，解決了現(xiàn)有技術中混合式磁懸浮軸承系統(tǒng)在存在負載或者外界干擾力時功耗大的問題。
【附圖說明】
[0019]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的混合式磁懸浮軸承的控制方法的流程圖；
[0021]圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術中的一種可選的混合式磁懸浮軸承的控制方法的流程示意圖；
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的混合式磁懸浮軸承的控制方法的流程示意圖；
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的混合式磁懸浮軸承的控制系統(tǒng)的示意圖；
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的混合式磁懸浮軸承的控制系統(tǒng)的示意圖；
[0025]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的混合式磁懸浮軸承的控制裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0027]需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設備固有的其它步驟或單元。
[0028]根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了