磁轴承的零偏置控制方法、装置及磁轴承制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种磁轴承的零偏置控制方法、装置及磁轴承，所述方法包括：根据磁轴承转子的位置检测信息和预设位置信息得到预期轴承力；根据所述磁轴承上多个电磁铁的属性信息、预期轴承力和约束条件确定转子受力模型；求解所述转子受力模型得到所述多个电磁铁中用于提供磁场力的目标电磁铁及对应的控制电流，将所述控制电流输出对应的目标电磁铁中以使目标电磁铁对所述转子形成的磁场力合成为所述预期轴承力，本发明专利技术可解决现有技术中磁轴承需要设置定常偏置电流对转子进行反馈控制的问题。的问题。的问题。

Zero offset control method, device and magnetic bearing of magnetic bearing

【技术实现步骤摘要】
磁轴承的零偏置控制方法、装置及磁轴承


[0001]本专利技术涉及磁轴承
，尤其涉及一种磁轴承的零偏置控制方法、装置及磁轴承。

技术介绍

[0002]磁轴承主要由电磁铁、位移传感器、控制器和功率放大器等部件组成。磁轴承使用安装在定子部件上的电磁铁对转子产生电磁力，使转子在与轴承无接触的情况下进行稳定悬浮和旋转。进一步的，可通过反馈控制回路控制输入电磁铁的控制电流大小，以控制支承磁悬浮轴承中转子的电磁力。因此，转子的动力学特性可以通过反馈控制回路进行实时调整，从而使得磁轴承具有更好的动态特性。现有技术中，磁轴承的控制普遍使用带有定常偏置电流的差动控制。这种控制方法以同一直线上的两个电磁铁为一组作为最小控制单元，即必须在磁轴承的至少两条不同方向的直线上分别设置两个电磁铁才能实现对磁轴承转子任意方向基于磁场力的位置调整。但是，但是偏置电流的引入会造成能源的浪费和线圈的额外发热。线圈发热还需要辅机进行冷却，更进一步造成能源的浪费。不仅如此，定常偏置电流可能会导致磁饱和过早的到来，造成磁轴承的承载力不能充分被利用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的一个目的在于提供一种磁轴承的零偏置控制方法，以解决现有技术中磁轴承需要设置偏置电流对转子进行反馈控制的问题。本专利技术的另一个目的在于提供一种磁轴承的零偏置控制装置。本专利技术的再一个目的在于提供一种磁轴承。本专利技术的还一个目的在于提供一种计算机设备。本专利技术的还一个目的在于提供一种可读介质。
[0004]为了达到以上目的，本专利技术一方面公开了一种磁轴承的零偏置控制方法，包括：
[0005]根据磁轴承转子的位置检测信息和预设位置信息得到预期轴承力；
[0006]根据所述磁轴承上多个电磁铁的属性信息、预期轴承力和约束条件确定转子受力模型；
[0007]求解所述转子受力模型得到所述多个电磁铁中用于提供磁场力的目标电磁铁及对应的控制电流，将所述控制电流输出对应的目标电磁铁中以使目标电磁铁对所述转子形成的磁场力合成为所述预期轴承力。
[0008]优选的，所述预设位置信息为所述磁轴承中央，所述根据磁轴承转子的位置检测信息和预设位置信息得到预期轴承力具体包括：
[0009]根据所述磁轴承转子的位置检测信息确定所述转子偏离所述磁轴承中央的位置偏移量；
[0010]根据所述位置偏移量确定所述转子回复至所述磁轴承中央所需的预期轴承力。
[0011]优选的，所述电磁铁的形状为马蹄形、山字形或单极形。
[0012]优选的，所述根据所述磁轴承上多个电磁铁的属性信息、预期轴承力和约束条件确定转子受力模型具体包括：
[0013]根据所述多个电磁铁的属性信息和所述转子的位置检测信息确定所述转子预期的预期受力模型；
[0014]根据所述约束条件确定多个电磁铁中用于提供磁场力的目标电磁铁，形成约束条件向量；
[0015]根据所述预期受力模型和所述约束条件向量形成所述转子受力模型。
[0016]优选的，所述根据所述多个电磁铁的属性信息和所述转子的位置检测信息确定所述转子预期的预期受力模型具体包括：
[0017]确定每个电磁铁对转子形成的磁场力；
[0018]根据所述转子的位置检测信息确定每个电磁铁与所述转子间的气隙；
[0019]将所有电磁铁形成的磁场力进行正交分解，并与所述预期轴承力对应形成所述转子的预期受力模型。
[0020]优选的，所述约束条件为选取所述转子与每个电磁铁间的气隙中气隙最大的两个电磁铁为所述目标电磁铁。
[0021]优选的，所述约束条件为选取与所述预期轴承力角度最近的两个磁场力对应的电磁铁为目标电磁铁。
[0022]本专利技术还公开了一种磁轴承的零偏置控制装置，包括：
[0023]轴承力控制模块，用于根据磁轴承转子的位置检测信息和预设位置信息得到预期轴承力；
[0024]模型建立模块，用于根据所述磁轴承上多个电磁铁的属性信息、预期轴承力和约束条件确定转子受力模型；
[0025]电流分配模块，用于求解所述转子受力模型得到所述多个电磁铁中用于提供磁场力的目标电磁铁及对应的控制电流，将所述控制电流输出对应的目标电磁铁中以使目标电磁铁对所述转子形成的磁场力合成为所述预期轴承力。
[0026]本专利技术还公开了一种磁轴承，包括转子、环绕所述转子设置的多个电磁铁、用于检测所述转子的位置检测信息的位置检测装置以及如上所述的控制装置。
[0027]本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，
[0028]所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法。
[0029]本专利技术还公开了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，
[0030]该程序被处理器执行时实现如上所述方法。
[0031]本专利技术磁轴承的零偏置控制方法根据磁轴承转子的位置检测信息和预设位置信息得到预期轴承力，根据所述磁轴承上多个电磁铁的属性信息、预期轴承力和约束条件确定转子受力模型，求解所述转子受力模型得到所述多个电磁铁中用于提供磁场力的目标电磁铁及对应的控制电流，将所述控制电流输出对应的目标电磁铁中以使目标电磁铁对所述转子形成的磁场力合成为所述预期轴承力。从而，本专利技术的转子反馈控制以单个电磁铁为最小控制单元，根据检测的转子位置检测信息确定预期轴承力，进行轴承力控制。进而根据多个电磁铁的属性信息、预期轴承力和约束条件得到转子受力模型，求解该转子受力模型可确定每个电磁铁的控制电流，从而本专利技术通过调控单个电磁铁的控制电流实现对应电磁铁对转子的磁场力大小的调整，以使转子在多个电磁铁磁场力合成的轴承力的作用下进行
位置调整，使转子稳定在轴承中央。由此，本专利技术实现了零偏置电流的控制电流分配，降低了线圈中的发热和能量损耗，同时充分考虑了轴承力的非线性。不仅如此，本专利技术将轴承力控制策略与电流分配策略分离，通过设置约束条件，对于开环给定的电流分配策略，实现按照闭环设计轴承力控制策略的目的，具有广泛适用性。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1示出现有技术中磁轴承具体实施例的结构图；
[0034]图2示出现有技术中磁轴承具体实施例差动控制的示意图；
[0035]图3示出本专利技术磁轴承的零偏置控制方法具体实施例的流程图；
[0036]图4示出本专利技术磁轴承的零偏置控制方法具体实施例S100的流程图；
[0037]图5～图7示出现有技术中电磁铁具体实施例的示意图；
[0038]图8示出图5～图7中电磁铁具体实施例的简化示意图；
[0039]图9示出本专利技术磁轴承的零偏置控制方法具体实施例S200的流程图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁轴承的零偏置控制方法，其特征在于，包括：根据磁轴承转子的位置检测信息和预设位置信息得到预期轴承力；根据所述磁轴承上多个电磁铁的属性信息、预期轴承力和约束条件确定转子受力模型；求解所述转子受力模型得到所述多个电磁铁中用于提供磁场力的目标电磁铁及对应的控制电流，将所述控制电流输出对应的目标电磁铁中以使目标电磁铁对所述转子形成的磁场力合成为所述预期轴承力。2.根据权利要求1所述的磁轴承的零偏置控制方法，其特征在于，所述预设位置信息为所述磁轴承中央，所述根据磁轴承转子的位置检测信息和预设位置信息得到预期轴承力具体包括：根据所述磁轴承转子的位置检测信息确定所述转子偏离所述磁轴承中央的位置偏移量；根据所述位置偏移量确定所述转子回复至所述磁轴承中央所需的预期轴承力。3.根据权利要求1所述的磁轴承的零偏置控制方法，其特征在于，所述电磁铁的形状为马蹄形、山字形或单极形。4.根据权利要求1所述的磁轴承的零偏置控制方法，其特征在于，所述根据所述磁轴承上多个电磁铁的属性信息、预期轴承力和约束条件确定转子受力模型具体包括：根据所述多个电磁铁的属性信息和所述转子的位置检测信息确定所述转子预期的预期受力模型；根据所述约束条件确定多个电磁铁中用于提供磁场力的目标电磁铁，形成约束条件向量；根据所述预期受力模型和所述约束条件向量形成所述转子受力模型。5.根据权利要求1所述的磁轴承的零偏置控制方法，其特征在于，所述根据所述多个电磁铁的属性信息和所述转子的位置检测信息确定所述转子预期的预期受力模型具体包括：确定每个电磁铁对转子形成的磁场力；根据所述转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚依晨，于溯源，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：