CN102829082A - 减小磁力轴承系统中转子起浮过程冲击的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁力轴承系统技术领域，公开了一种减小磁力轴承系统中转子起浮过程冲击的方法，包括步骤：S1、计算用于减小转子在起浮过程中冲击的输出位置指令；S2、根据所述输出位置指令计算输出电流指令；S3、将输出电流指令转换成电流值；S4、将电流值转换成控制所述转子位置的电磁力，利用所述电磁力控制所述转子位置。本发明能够减小磁力轴承系统中转子在起浮过程中的冲击。

Description

减小磁力轴承系统中转子起浮过程冲击的方法
技术领域
本发明涉及磁力轴承系统技术领域，特别是涉及一种减小磁力轴承系统中转子起浮过程冲击的方法。
背景技术
磁力轴承系统是一种无摩擦、不需润滑的轴承系统，适用于某些具有特殊需求的旋转机械，目前磁力轴承的应用已日益广泛。磁力轴承系统工作时，转子受电磁力作用而保持在悬浮状态，与定子组件无接触。磁力轴承本身是不稳定的，因此需要实时地根据转子的位置调节电磁力，才能保证转子稳定地悬浮在工作位置。磁力轴承的电磁力的调节是通过调节轴承电流实现的。当磁力轴承系统未工作时，转子不受电磁力作用，在重力的作用下落于定子组件上。起浮过程为转子从非悬浮状态变化到悬浮状态的过程。传统的磁力轴承控制方法中，一般未专门设计起浮过程控制算法，而是直接采用稳态悬浮的控制程序实现起浮。
在系统正常工作的情况下，控制程序总是根据位置指令量使转子稳定悬浮在设定的位置，当位置指令量变化时，转子也会随着移动到设定的位置。通常，在磁力轴承系统中规定转子在工作位置时位移为0，转子落于定子组件上时位移为-s0，其中s0＞0为转子落下位置与工作位置的距离。传统的磁力轴承控制方法中，未专门设计转子起浮控制算法，而直接采用稳态悬浮的控制程序实现起浮，也就是说在起浮过程中的位置指令量始终为0，控制算法力图将转子稳定到位置0处。由于电磁力与磁路气隙呈平方反比关系，而转子在落下状态时上磁力轴承磁路气隙较大，故需较大的电流才能克服重力，使转子脱离非悬浮状态。但是，随着转子接近设定的工作位置，磁力轴承磁路气隙逐渐减小，在电流不变的情况下将造成电磁力急剧增加，转子位置很容易发生很大的超调，并引起很大的冲击。这种冲击可能导致磁力轴承系统损坏。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何减小磁力轴承系统中转子起浮过程的冲击。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种减小磁力轴承系统中转子起浮过程冲击的方法，包括以下步骤：
S1、计算用于减小转子在起浮过程中冲击的输出位置指令；
S2、根据所述输出位置指令计算输出电流指令；
S3、将输出电流指令转换成电流值；
S4、将电流值转换成控制所述转子位置的电磁力，利用所述电磁力控制所述转子位置。
优选地，步骤S1中计算所述输出位置指令具体包括：
S11、设定转子下落位置与工作位置的距离s0，位置指令切换周期数A，以及位置指令级别数N；
S12、初始化迭代步数k＝0以及当前位置指令级别p＝1；
S13、令k＝k+1；
S14、若k≥pA且p＜N，则令p＝p+1；否则保持p不变；
S15、计算输出位置指令
Figure BDA00002102767700021
S16、返回步骤S13继续计算，直到k达到预设值。
优选地，利用磁力轴承系统中的功率放大器将输出电流指令转换成电流值。
优选地，利用磁力轴承系统中的磁力轴承将所述电流值转换成控制所述转子位置的电磁力。
（三）有益效果
上述技术方案具有如下优点：本发明在转子起浮过程中，采用分级的逐步增大的位置指令量，从而实现转子的柔和起浮，减小起浮过程的冲击。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是图1中计算输出位置指令的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供一种减小磁力轴承系统中转子起浮过程冲击的方法，包括以下步骤：
S1、计算用于减小转子在起浮过程中冲击的输出位置指令；
S2、根据所述输出位置指令计算输出电流指令，计算输出电流指令的过程为现有技术，所计算出的输出电流指令为与电流值对应的数字；
S3、将输出电流指令转换成电流值；
S4、将电流值转换成控制所述转子位置的电磁力，利用所述电磁力控制所述转子位置。
上述磁力轴承系统，包括机架、转子、驱动电机、磁力轴承、位移传感器、功率放大器、控制器，位移传感器均设置在机架上，位移传感器的输出端电连接到控制器上，控制器的指令输出电连接到功率放大器上，磁力轴承设置在机架上，磁力轴承的输入端电连接到功率放大器上，转子与驱动电机通过联轴器机械连接，除与驱动电机连接外，在工作状态下转子与系统内其他部件无机械接触，保持一定间隙，控制器内预设置有一转子位置控制模块和一转子起浮过程位置指令发生模块。所述转子起浮过程位置指令发生模块用于实现输出位置指令的计算。需要说明的是，转子起浮过程位置指令发生模块也可以设置在磁力轴承系统之外，这种情况下，控制器（或者说磁力轴承系统）就不包含转子起浮过程位置指令发生模块。
在转子处于落下状态时，调用转子起浮过程位置指令发生模块和转子位置控制模块，实现转子的起浮。执行本发明的方法时，转子起浮过程位置指令模块与转子位置控制模块以固定的采样周期循环进行。每个循环周期内由转子起浮过程位置指令模块计算转子位置指令值，随后输出到转子位置控制模块，所述转子位置控制模块计算输出电流指令，并将输出电流指令发送给功率放大器，由功率放大器将输出电流指令转化成电流值，磁力轴承将所述电流值转换成控制所述转子转动的电磁力，利用所述电磁力控制所述转子旋转。
如图2所示，步骤S1中计算所述输出位置指令具体包括：
S11、设定转子下落位置与工作位置的距离s0，位置指令切换周期数A，以及位置指令级别数N；
S12、初始化迭代步数k＝0以及当前位置指令级别p＝1；
S13、令k＝k+1；
S14、若k≥pA且p＜N，则令p＝p+1；否则保持p不变；
S15、计算输出位置指令
Figure BDA00002102767700041
S16、返回步骤S13继续计算，直到k达到预设值。
本发明并非直接根据位置指令0计算输出电流，而是逐步提高位置指令。由此，从落下状态开始，转子将首先起浮到第一个指定位置，由于此位置与落下位置较为接近，故起浮过程不会产生较大冲击；待转子到达且基本稳定在第一个指定位置后，再浮至下一个指定位置，依次类推，直到到达且稳定地悬浮于位置0。因此在整个过程中始终不会产生较大冲击，克服了直接起浮可能产生很大冲击的问题。因此，本发明的优点在于采用本发明可使磁力轴承系统的转子在起浮过程中冲击减小。
由以上实施例可以看出，本发明在转子起浮过程中，采用分级的逐步增大的位置指令量，从而实现转子的柔和起浮，减小起浮过程的冲击。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种减小磁力轴承系统中转子起浮过程冲击的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、计算用于减小转子在起浮过程中冲击的输出位置指令；
S2、根据所述输出位置指令计算输出电流指令；
S3、将输出电流指令转换成电流值；
S4、将电流值转换成控制所述转子位置的电磁力，利用所述电磁力控制所述转子位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中计算所述输出位置指令具体包括：
S11、设定转子下落位置与工作位置的距离s0，位置指令切换周期数A，以及位置指令级别数N；
S12、初始化迭代步数k＝0以及当前位置指令级别p＝1；
S13、令k＝k+1；
S14、若k≥pA且p＜N，则令p＝p+1；否则保持p不变；
S15、计算输出位置指令
S16、返回步骤S13继续计算，直到k达到预设值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用磁力轴承系统中的功率放大器将输出电流指令转换成电流值。
4.如权利要求1~3中任一项所述的方法，其特征在于，利用磁力轴承系统中的磁力轴承将所述电流值转换成控制所述转子位置的电磁力。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113280041A (zh) * 2021-05-20 2021-08-20 珠海格力电器股份有限公司 一种磁悬浮轴承及其控制方法、装置、存储介质及处理器
CN114593151A (zh) * 2022-04-20 2022-06-07 南京磁之汇电机有限公司 磁悬浮轴承停机方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08200364A (ja) * 1995-01-20 1996-08-06 Hitachi Ltd 磁気軸受の制御方法とその装置
CN1710800A (zh) * 2005-07-08 2005-12-21 北京航空航天大学 一种精确补偿磁悬浮控制力矩陀螺支承刚度的磁轴承控制系统
CN101510098A (zh) * 2009-03-17 2009-08-19 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 混合磁路磁悬浮轴承集成控制器
CN102425554A (zh) * 2011-11-10 2012-04-25 北京中科科仪技术发展有限责任公司 一种磁悬浮分子泵增益调度控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08200364A (ja) * 1995-01-20 1996-08-06 Hitachi Ltd 磁気軸受の制御方法とその装置
CN1710800A (zh) * 2005-07-08 2005-12-21 北京航空航天大学 一种精确补偿磁悬浮控制力矩陀螺支承刚度的磁轴承控制系统
CN101510098A (zh) * 2009-03-17 2009-08-19 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 混合磁路磁悬浮轴承集成控制器
CN102425554A (zh) * 2011-11-10 2012-04-25 北京中科科仪技术发展有限责任公司 一种磁悬浮分子泵增益调度控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
苏义鑫，等: "主动磁轴承的Matlab仿真研究", 《武汉化工学院学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113280041A (zh) * 2021-05-20 2021-08-20 珠海格力电器股份有限公司 一种磁悬浮轴承及其控制方法、装置、存储介质及处理器
CN113280041B (zh) * 2021-05-20 2022-05-10 珠海格力电器股份有限公司 一种磁悬浮轴承及其控制方法、装置、存储介质及处理器
CN114593151A (zh) * 2022-04-20 2022-06-07 南京磁之汇电机有限公司 磁悬浮轴承停机方法、装置、电子设备及存储介质

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