CN102884321B - 共振式线性压缩机及其活塞的控制系统、控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制共振式线性压缩机(100)活塞的系统和方法，专门设计用于以其最高效率工作，其中该系统无需使用传感器测量机械参量或变量就能够致动压缩机。本发明进一步涉及共振式线性压缩机活塞的控制方法，该方法包括的步骤可以估算活塞的速度和位移从而以高效方式控制压缩机电机。另外，本发明涉及一种共振式线性压缩机(100)，设有要求保护的控制系统。

Description

共振式线性压缩机及其活塞的控制系统、控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于共振式线性压缩机活塞的控制系统，专门设计用于以其最高效率工作，这样的系统无需使用传感器测量机械参量或变量就能够致动所述压缩机。
本发明进一步涉及一种共振式线性压缩机活塞的控制方法，其步骤使我们能够为了控制压缩机电机的效率而估算所述活塞的速度和位移。
另外，本发明涉及一种共振式线性压缩机，设有要求保护的主题所述的控制系统。
背景技术
交替式活塞压缩机通过由活塞的轴向运动压缩气缸内的气体来生成压力，以使低压侧也就是吸气侧或蒸发压力侧的气体经吸气阀进入气缸内。气体随后通过活塞运动在气缸内被压缩并且在被压缩后经排气阀离开气缸到达高压侧也就是排气压力侧或压缩侧。
特别是对于共振式线性压缩机来说，活塞是由线性致动器致动，线性致动器由支架以及能够被一个或多个线圈致动的磁铁构成。线性压缩机进一步包括一个或多个弹簧，其将可移动部件(活塞、支架和磁铁)连接至固定部件，固定部件由气缸、定子、线圈端盖和框架构成。可移动部件和弹簧构成了压缩机的共振装置。
这样的由线性电机驱动的共振装置具有形成线性交替运动的功能，促使活塞在气缸内运动以向允许通过吸气阀的气体施加压缩作用，直到这些气体经排气阀排入高压侧为止。
线性压缩机的工作振幅通过平衡由电机生成的功率以及除了在该过程中产生的损失以外由压缩机构消耗的功率来进行调节。为了实现最高的热力学效率和最大的冷却容量，活塞的最大位移应该尽可能接近行程终点，由此减小压缩过程中的死气体积。
为了使该过程可实现，必须以高精度获知活塞行程以避免活塞在行程终点撞击到设备盖部的风险。这种撞击可能会产生噪音，造成装置的效率损失或者甚至会造成压缩机故障。
因此，在估算/测量活塞功率上的误差越大，用于安全操作压缩机所需的最大位移和行程终点之间的安全系数就会越大，这将导致产品的性能损失。
另一方面，如果由于不想使用冷却系统而必须降低压缩机的冷却容量，那么可以减小活塞的最大工作行程，由此减小由压缩机提供的功率，并且因此可以控制压缩机的冷却容量，从而获得变化的容量。
共振式线性压缩机在运行中一项重要的附加特征是其致动频率。一些现有技术表明在压缩机的共振频率下致动压缩机可促使设备以其最高效率工作。
但是，这些技术通常使用位置和/或速度传感器来运行系统，这会显著增加产品的最终成本。
下面对目前用于获知压缩机活塞行程的现有技术中的解决方案进行简要说明。以下引用的文献例如巴西的文献PI 0001404-4中使用了位置传感器。该文献另外还有难以隔离和电接触噪音方面的缺点。
文献PI 0203724-6涉及一种流体泵和流体输送板，这些元件可具体应用于线性压缩机以检测相应活塞的位置并避免活塞因压缩机的运行状态变化时或者甚至是馈送电压变化而与流体输送板或阀板相撞。这样的技术使用了安装在阀板上的感应式传感器，目的是为了在活塞顶部直接测量活塞/板间的距离。这是一种高精度的解决方案，但是除了需要校准以外还需要用于在阀板上安装传感器的空间，而且还比较昂贵。
其他现有技术中的解决方案例如文献US5897296、JP1336661和US5897269中介绍的解决方案都使用了位置传感器。因此，这些应用除了成本更高以外也都表现出更大的实施和/或维护的复杂性。应该进一步指出的是，在后面的这些文献中还需要更多数量的连往压缩机的线缆和外部连接器，这就使其在温度和压力有很大变化的环境中难以使用。
另一方面，一些没有使用位置传感器的现有技术例如文献US5342176、US5496153、US4642547和US6176683以及KR96-79125、KR96-15062、WO00079671和WO03044365并未表现出良好的精度或工作稳定性，为此需要使用其他类型的传感器例如温度计或加速度计用于检测撞击，并且考虑到对其正确运行的性能要求还需要压缩机占用更多宝贵的空间。
在上述内容的基础上，本发明给出了一种用于控制共振式线性压缩机活塞的系统和方法，专门设计用于以其最高效率致动压缩机而无需使用传感器来测量机械参量或变量。
发明内容
本发明的目标
本发明的第一目标是提供一种用于控制共振式线性压缩机活塞的控制系统，能够以其共振频率致动压缩机，从而获得设备在冷却系统内的最高效率。
本发明的第二目标是提供一种能够根据质量/弹簧模型和压缩机电机的电子模型仅利用在所述电机上测量的电子参量来估算共振式线性压缩机活塞的位移和速度的方法。
本发明的第三目标是通过取消通常用于测量机械参量或变量的传感器例如位置、速度、温度和压力传感器来降低压缩机的成本，并且相应地减少共振式线性压缩机运行所需的线缆和连接器数量。
本发明进一步的目标是以减小的活塞最大位移和行程终点之间的安全系数提供共振式线性压缩机的致动，从而优化设备的运行以及获得压缩机的最佳性能而不必削弱产品的可靠性和安全性。
最后，本发明的另一个目标是提供一种用于大规模生产的相对于现有技术而言明显简化的解决方案。
本发明的简要描述
用于实现本发明目标的一种方式是提供一种用于控制共振式线性压缩机活塞的控制系统，共振式线性压缩机是冷却回路的主要部件，共振式线性压缩机包括至少一个气缸、至少一个压缩机端盖、至少一个电机和至少一个弹簧，气缸有效地容纳活塞，控制系统包括至少一个电子控制单元，电子控制单元包括彼此电连接的至少一个观测电路和至少一个控制电路，电子控制单元被电连接至共振式线性压缩机的电机，观测电路被设置用于测量共振式线性压缩机的电机的至少一个电子参量，观测电路被设置用于估算共振式线性压缩机的至少一组电子参数和共振式线性压缩机的至少一组机械参数，观测电路被设置用于根据测量的电子参量以及估算的电子参数组和机械参数组估算并提供用于控制电路的至少一个系统控制参数，控制电路被设置用于根据估算的控制参数致动共振式线性压缩机的电机，估算的控制参数包括压缩机活塞的至少一种最大位移，控制电路根据估算的控制参数致动共振式线性压缩机的电机。
用于实现本发明目标的第二种方式是提供一种用于控制共振式线性压缩机活塞的控制方法，共振式线性压缩机包括至少一个电机，电机由变频器致动，所述控制方法包括以下步骤：
a)在共振式线性压缩机的每一个工作循环用离散频率测量电机的测量电流；
b)根据电机的测量电流计算共振式线性压缩机的工作循环，并且在算出的工作循环的基础上计算共振式线性压缩机的共振频率；
c)在共振式线性压缩机的每一个工作循环以离散频率计算电机的计算电流、活塞位移和活塞速度；
d)在共振式线性压缩机的每一个工作循环以离散频率计算，通过电机的测量电流和计算电流之间的差值计算电流误差；
e)在步骤c)算出的活塞位移的基础上计算共振式线性压缩机在一个工作循环内的最大活塞位移；
f)根据测量电流以及由电机变频器施加的工作电压计算电机在一个工作循环内的实际输入功率；
g)根据测量电流计算一个工作循环内在电机的电阻上消耗的功率；
h)根据步骤c)算出的活塞速度计算总阻尼作用力；
i)根据前一步骤算出的总阻尼作用力以及步骤c)算出的活塞速度计算由总阻尼消耗的功率；
j)将等效连续作用力作为步骤f)算出的电机实际输入功率的函数以及作为步骤b)算出的工作循环的函数进行计算；
k)根据最大活塞位移和速度并且根据测量电流计算加在线性压缩机的电机上的工作电压值；以及
l)向共振式线性压缩机的电机施加步骤k)中算出的工作电压值。
应该说明的是上述方法进一步包括根据步骤b)算出的共振频率计算共振式线性压缩机的总弹簧系数以及根据功率平衡计算共振式线性压缩机的总阻尼系数的步骤。
在另一个实施例中，本发明的目标通过提供一种用于控制共振式线性压缩机活塞的控制方法实现，共振式线性压缩机包括至少一个电机，电机由变频器电致动，所述控制方法包括以下步骤：
i)通过微处理电路并且在共振式线性压缩机的一个工作循环内测量电机的测量电流；
ii)根据测量电流和加至电机变频器的工作电压计算电机的至少一组电子参数和线性压缩机的至少一组机械参数；
iii)根据步骤i)和ii)中测量和算出的数值计算共振式线性压缩机中活塞的最大位移和速度；
iv)根据步骤iii)中获得的活塞最大位移和速度调整用于加至线性压缩机中电机变频器的工作电压的新数值；以及
v)将步骤iv)中调整的工作电压加至共振式线性压缩机中的电机变频器。
最后，本发明的目标通过提供一种共振式线性压缩机实现，共振式线性压缩机包括如当前要求保护的目标中所述的活塞控制方法。
附图说明
现参照附图更加详细地介绍本发明，在附图中：
-图1给出了共振式线性压缩机的示意图；
-图2示出了本发明中使用的共振式线性压缩机的机械模型的示意图；
-图3示出了本发明中的共振式线性压缩机的电子模型的示意图；
-图4示出了共振式线性压缩机的模型方块图；
-图5示出了用于本发明中共振式线性压缩机的状态观测器的模型方块图；
-图6示出了根据本发明的教导的控制器的简化方块图；
-图7示出了本发明的控制器和变频器的方块图；
-图8示出了根据本发明的优选实施例的使用电流和速度值的活塞控制系统的方块图；
-图9示出了根据本发明的第二实施例的使用电压和频率值的活塞控制系统的方块图；
-图10示出了根据本发明的预知步骤控制方法的流程图；
-图11示出了在各种参量中本发明的线性压缩机中测得的电流特性的独立曲线图；
-图12示出了气压作用力的曲线图；
-图13示出了等效弹簧作用力、等效阻尼作用力和等效连续作用力(偏移)的曲线图；以及
-图14示出了根据本发明合力(三种等效作用力之和)的曲线图。
具体实施方式
图1示出了本发明中使用的共振式线性压缩机100的示意图。在这种类型的设备中，活塞由线性致动器致动，线性致动器由支架4以及被一个或多个线圈6致动的磁铁5构成。该图进一步示出了将可移动部件(活塞1、支架4和磁铁5)连接至由气缸2、定子12、线圈6、端盖3和框架13构成的固定部件的一个或多个弹簧7a和7b。可移动部件和弹簧构成了本压缩机100的共振装置。
因此，由线性电机致动的共振装置具有形成线性交替运动的功能，促使活塞在气缸内运动以施加用于压缩允许通过吸气阀3a的气体的气体压缩作用力，直到这些气体能够经排气阀3b排放至高压侧为止。
线性压缩机100的工作振幅通过平衡由电机生成的功率以及除了在该过程中产生的损失以外由机构随压缩消耗的功率来进行调节。为了实现最高的热力学效率和最大的冷却容量，活塞的位移必须尽可能接近其行程终点，由此减小压缩过程中的气体死体积。
为了使该过程可实现，必须精确获知活塞行程以避免活塞在行程终点(缸盖)处的撞击风险，原因在于这种撞击可能会产生噪音和效率损失，或者甚至会造成压缩机故障。因此，估算/测量活塞位置的误差越大，用于安全操作压缩机所需的最大位移和行程终点之间的安全系数就会越大，这将导致成品设备的性能损失。
面对以上问题，本发明提供了一种用于控制线性压缩机活塞的系统和方法，能够以简单和有效的方式根据所述压缩机的多个功能参数准确估算所述活塞的速度和位移。这样的压缩机是冷却回路的主要部件，并且如上所述包括至少一个气缸2、至少一个端盖3、至少一个电机和至少一个弹簧7a/7b，以使气缸2可以有效地容纳活塞1。
根据本发明的教导，目前提出的控制系统包括至少一个电子控制单元15，该单元由彼此连接的至少一个观测电路20和至少一个控制电路30构成。电子控制单元15被电连接至共振式线性压缩机100的电机。
图6示出了用于本发明控制系统的简化方块图。
通常，所述观测电路20被设置用于测量共振式线性压缩机100的电机的至少一个电子参量，这样的观测电路20被设置用于估算共振式线性压缩机100的至少一组电子参数和共振式线性压缩机100的至少一组机械参数。
观测电路20优选地被设置和实施为基于微处理电路或等价形式。
图6至10示出了估算电子和机械参数的方块图。换句话说，观测电路20被设置用于根据测量的电子参量以及电子和机械参数组估算并提供用于控制电路30的至少一个系统控制参数Pc。
控制电路30相应地被设置用于根据估算的控制参数Pc致动共振式线性压缩机100的电机。该估算控制参数Pc包括压缩机100中活塞1的至少一种最大位移Dmax。
优选地，控制参数Pc进一步包括压缩机100的活塞速度Ve(t)，以使控制电路30根据活塞速度Ve(t)和最大位移Dmax的估算值致动共振式线性压缩机100的电机。
更优选地，测量的电子参量由共振式线性压缩机100的工作电流值im1或者简单地由测量电流im构成。
本控制系统富有创造性的特征涉及提出的根据线性压缩机100的电子和机械模型构成的数学模型。
图2示出了线性压缩机100的机械模型，而图3示出了同一设备的电子模型。
更具体地，电子参数组是根据共振式线性压缩机100的电子数学模型计算，该模型在与电压源串联的RL电路的基础上根据以下公式定义：
(1)
其中：
：电阻电压[V]；
：电感电压[V]；
：电机的感生电压[V]；
：馈送电压[V]；
R：压缩机的电机电阻；
L：压缩机(100)的电机电感；
KMT：电机常数；
ve(t)：计算的活塞速度；
ie(t)：估算或计算的电机电流。
关于压缩机的机械模型，机械参数组是根据共振式线性压缩机100的机械数学模型计算，以使所述模型在质量/弹簧机械系统的基础上根据以下公式定义：
(2)
其中：
：电机作用力[N]；
：弹簧作用力[N]；
：阻尼作用力[N]；
FG(de(t))：气缸内的气压作用力[N]；
KMT：电机常数；
KML：弹簧常数；
KAM：第一阻尼常数；
m：可移动部件的质量；
de(t)：压缩机活塞的计算位移;
是根据de(t)的二阶导数;
可以用更加全面的方式并且根据本发明的教导来列出电子参数组和机械参数组，将它们根据以下公式加以组合时就定义了矩阵形式(3)的机械电子参数组：
(3)
其中：
：状态向量；
：系统输出；
：馈送电压[V]；
g(t)=FG(de(t))：气缸内的气压作用力[N]；
：系统动态矩阵；
：馈送输入向量；
：压力输入向量；
：输出向量
KMT：电机常数；
KML：弹簧常数；
KAM：第一阻尼常数；
R：压缩机的电阻；
L：压缩机(100)的电机电感
m：可移动部件的质量；
de(t)：压缩机活塞的计算位移；
ve(t)：计算的活塞速度；
ie(t)：电机电流。
在本发明提出的矩阵方程的基础上并且如图4的方块图所示，由于研究模型仅考虑了电子参量的测量值，因此唯一的系统输出就是压缩机100中的电机电流。
应该指出的是以上矩阵方程中提到的气压作用力FG(de(t))如图12所示在系统的各种线性和非线性参量中会随着吸气压力和排气压力以及活塞1的位移而改变，这一事实在应用到本发明提出的模型中时可以得到验证，否则显著的误差会对控制线性压缩机100造成不利的影响。
因此，本发明利用由气压作用力在系统中造成的影响来进行补偿，原因就是气压作用力会在所述设备中带来至少三种主要影响，也就是：
1. 共振频率的改变；
2. 转移给气体的能量消耗；以及
3. 活塞1振动中点的位移(位移的偏移)。
为了克服上述影响，本发明将气压作用力FG(de(t))用另外三种线性作用力代替以补偿这种压力作用力的影响，这三种线性作用力如图13和14所示是：等效弹簧作用力、等效阻尼作用力和等效连续作用力。
以下的公式给出了气压作用力及其相应衰减作用力的计算：
(4)
调节等效弹簧作用力以补偿共振频率变化的影响，同时调节等效阻尼作用力以补偿功耗。另一方面，调节等效连续作用力以补偿活塞振动中点的位移。
应该指出的是增加弹簧作用力相当于在机械公式中向所述作用力的线性本质加入第二弹簧常数KMLEq。同样的原理对于机械公式中的第二阻尼常数KAMEq也适用。根据本发明，气压作用力被连续作用力FCont代替。
因此，当前提出的系统可以由以下公式表示，以使得在该模型中矩阵A作为KMLEq和KAMEq的函数是可变的，并且输入g(t)是连续的。
(5)
或者：
其中：
其中，KFMT是电机作用力系数；KVMT为考虑气体压力以及可变的KMLEq和KAMEq的影响的可变的KMT。应该指出的是在后一种表达形式中，关键内容并不是KML和KMLEq的孤值或每一个常数部分，而是KML+KMLEq的总值，这就意味着可以用称为总弹簧系数KMLT的单个系数来代替该和值。
KMLT=KML+KMLEq (6)。
如以下的公式7中所示，根据系统的共振频率FR来调节用于线性电机每一个循环的这种总弹簧系数KMLT。通过读取电机的实际或测量电流im的周期来调节用于每一个循环的共振频率。图1示出了这种类型应用中的电机的测量电流im与共振频率周期的特性曲线图。
(7)
其中：
FR-共振频率
TR-共振频率的周期
用类似的方式，重要的是获知阻尼常数(KAM+KMLEq)的总值。因此可以将其用本文中称为总阻尼系数KAMT的单个系数来代替，对其进行调节以用于线性电机的每一个循环。
KAMT=KAM+KAMEq (8)
本发明的一种重要特征涉及调节系统的功率平衡。如果在系统入口处测量的功率高于由观测器20的总阻尼作用力消耗的功率与观测器20的所谓电阻消耗之和，那么就进行这样的调节。所以，在此情况下，就必须要增加总阻尼系数KAMT，否则就应该减小总阻尼系数KAMT。
以下公式给出了与本发明的控制系统功率相关的主要参量的计算：
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
其中：
a-在共振频率的周期内的样本数量；
Pe-在电机入口处测量的功率；
PR-通过估算器计算的电阻功率；
FAM-通过估算器计算的由总阻尼产生的作用力；
PAM-通过估算器计算的总功耗；
TR-共振频率的周期或一个致动循环的周期；
Δt-采样周期或两个连续样本之间的时段。
图7更加详细地示出了根据本发明的教导的用于活塞1的控制系统的主要功能模块。
图8示出了用于本发明提出的控制系统优选实施例的方块图。
这样的系统根据上述电子参数组可再次用观测器20的电流误差ieo乘以增益向量K馈送，电流误差ieo通过电机的测量电流im和计算电流ie(t)之间的差值计算。
数学上，共振式线性压缩机100的状态观测器的机械电子模型以矩阵形式表达：
(14)
同样地，应该指出的一点是共振式线性压缩机100通过控制单元15以在线性压缩机100的每一个工作循环TR算出的共振频率FR致动。所述工作循环TR通过测量电流im进行测量和计算以获得测量电流im的周期。图11正如已经对本发明的系统所介绍的那样示出了所述测量电流im的特性，可以通过观测电流im经过零点的时刻来获得其工作周期。
重要的是要指出压缩机100以共振频率FR运行使得能够实现用于整个系统的最大性能而不必削弱成品设备的可靠性和安全性。
相当优选地，算出的电机ie(t)、线性压缩机100的活塞位移de(t)和活塞速度ve(t)都是以明显高于共振频率FR的离散频率Fd进行计算，该离散频率Fd可以操作为是共振频率FR的约10倍或更高。
最大位移DMAX根据一个工作循环TR期间的活塞位移de(t)进行计算。类似地，机械参数组在每一个工作循环TR进行计算。
在图8中可以进一步观测到共振式线性压缩机100的致动是在工作电压UC的基础上提供，该电压UC根据最大位移DMAX和活塞位移速度ve(t)进行计算。通过状态控制器例如PID(比例、积分和微分)中的PI(比例和积分)部分比较这些状态值与参考值。
正如以上所述，本发明提供了一种用于控制共振式线性压缩机100的活塞的创造性方法。这样的方法给出了装有电机的压缩机，电机由变频器致动。
所述方法主要包括以下步骤：
a)在共振式线性压缩机100的每一个工作循环TR用离散频率Fd测量电机的测量电流im；
b)根据电机的测量电流im计算共振式线性压缩机100的工作循环TR，并且在算出的工作循环TR的基础上计算共振式线性压缩机100的共振频率FR；
c)在共振式线性压缩机100的每一个工作循环TR以离散频率Fd计算电机的计算电流ie(t)、活塞位移de(t)和活塞速度ve(t)；
d)在共振式线性压缩机100的每一个工作循环TR以离散频率Fd计算通过电机的测量电流im和计算电流ie(t)之间的差值算出的电流误差ieo；
e)在步骤c)算出的活塞位移de(t)的基础上计算共振式线性压缩机100的活塞最大位移DMAX；
f)根据测量电流im以及由电机变频器施加的工作电压UC计算电机在一个工作循环TR内的实际输入功率Pe；
g)根据测量电流im计算一个工作循环TR内电机的电阻R消耗的功率PR；
h)根据总阻尼系数KAMT和步骤c)算出的活塞速度Ve(t)计算一个工作循环TR内产生的总阻尼作用力FAMT；
i)根据前一步骤算出的总阻尼作用力FAMT以及步骤c)算出的活塞速度Ve(t)计算由总阻尼消耗的功率PAMT；
j)将等效连续作用力FCont作为步骤f)算出的电机实际输入功率Pe的函数以及作为步骤b)算出的工作循环TR的函数进行计算；
k)根据最大位移DMAX并且根据活塞速度Ve(t)和测量电流im计算加至线性压缩机100的电机的工作电压值uc；以及
l)向共振式线性压缩机100的电机施加步骤k)中算出的工作电压值uc。
本方法进一步包括根据步骤b)算出的共振频率FR计算共振式线性压缩机100的总弹簧系数KMLT的步骤。
另外，在此提出的方法给出了根据实际功率Pe、功耗PR以及由总阻尼消耗的功率PAMT计算共振式线性压缩机100的总阻尼系数KAMT的步骤。
关于所述总阻尼系数KAMT的校正，根据以下步骤每一个循环调整一次：
m)如果算出的实际输入功率Pe高于由总阻尼消耗的功率PAMT与功耗PR之和，那么就增大用于下一个工作循环TR的总阻尼系数KAMT的值；且
n)如果算出的实际输入功率Pe低于由总位移消耗的功率PAMT与功耗PR之和，那么就减小用于下一个工作循环TR的总阻尼系数KAMT的值。
另外总阻尼系数KAMT根据以下公式进行计算：
(15)
总弹簧系数KMLT通过以下公式进行计算：
(16)
其中：
FR=共振频率。
根据总弹簧系数KMLT和总阻尼系数KAMT即可计算和调节观测器模型以补偿吸气和排气压力的变化(获得自适应系统)。对于连续模型，这种调节只影响动态矩阵A和增益向量K的设计。实际上，对于离散(离散化)系统来说，离散化过程以及总弹簧系数KMLT和总阻尼系数KAMT的变化也会导致矩阵B和F的变化。
因此，根据总弹簧系数KMLT和总阻尼系数KAMT即可计算矩阵组A,B和F，目的是为了设计增益向量K。换句话说，第一系数矩阵A、第二系数矩阵B、第三系数矩阵F和增益向量K在共振式线性压缩机100的一个工作循环TR内根据总弹簧系数KMLT和总阻尼系数KAMT进行计算。在此情况下，本系统生成可变系数的模型，也称为自适应系统，其被调节用于压缩机100的每一个工作循环。
本申请提出的方法导致对线性压缩机100的数学建模，正如在已经给出的控制系统中提到的那样。
在第一时刻，所述方法首先使用电子参量。在与电压源串联的电路RL的基础上定义的压缩机100的数学模型通过已经在先前针对活塞1的控制系统详细说明的公式1进行计算。为了更好地理解，将公式1复制如下：
(1)
上述公式涉及的参数和数值与先前所示用于本发明控制系统的内容相同。
类似地，根据本发明教导的活塞控制方法考虑线性压缩机100的机械数学模型，其根据以下的已经在先前给出过的公式2基于质量/弹簧机械系统定义：
(2)
以上公式中的机械参数就是在本发明的活塞1的控制系统中所定义的那些参数。正如已经说明的那样，气缸内的气压作用力FG(de(t))通过公式4计算，为了更好地理解将其复制如下：
(4)
在提出的控制方法的另一个实施例中包括有线性压缩机100的电子数学模型，以类似的矩阵形式计算，根据以下的已经在先前定义过的公式3给出用于控制系统：
(3)
因此，以上公式中的参数就是在本发明的控制系统模型中所定义的那些参数。
在给出的方法中，线性压缩机10的电子数学模型正如所研究的系统所示同样用观测器的电流误差ieo乘以增益向量K馈送，观测器的电流误差ieo通过电机的测量电流im和计算电流ie(t)之间的差值计算，共振式线性压缩机100的电子数学模型根据以下复制的已经在先前定义用于控制系统的公式14计算：
(14)。
图8如前所述示出了用于所提出的控制系统和方法的优选实施例。对于这样的结构，提供了以下的附加步骤：
o)根据步骤e)算出的活塞最大位移DMAX和编程参考位移DREF之间的比较调节第一参考电流I1ref；
p)调节通过步骤c)算出的活塞速度Ve(t)而调节的第二参考电流i2ref；
q)通过参考电流(I2ref)和测量电流(im)之间的差值调节控制电流误差(ice)；
r)根据前一步骤算出的控制电流误差(ice)调节加至电机变频器的工作电压(uc)。
如图8所示，第一参考电流I1ref被生成作为第一比例和积分状态控制器PI1的输出。该控制器可以进一步由比例微分积分控制器构成。
同样图8还示出了加至电机变频器的工作电压uc被生成在第二比例和积分状态控制器PI2或比例微分积分控制器的输出端。
本发明用于线性压缩机活塞的控制方法以更加全面的方式通过以下步骤设置：
i)从共振式线性压缩机100的微处理电路和一个工作循环TR中用离散频率Fd测量电机的测量电流im；
ii)根据测量电流im和加至电机变频器的工作电压uc计算电机的至少一组电子参数和线性压缩机100的至少一组机械参数；
iii)根据步骤i)和ii)中测量和算出的数值计算共振式线性压缩机100中的最大位移DMAX和活塞速度Ve(t)；
iv)根据步骤iii)中获得的最大位移DMAX和活塞速度Ve(t)调整用于加至线性压缩机100中电机变频器的工作电压uc的新数值；以及
v)将步骤iv)中调整的工作电压uc加至共振式线性压缩机100中的电机变频器。
同样地，应该指出的是工作电压uc的值应在共振式线性压缩机100的一个工作循环TR内计算，以使工作循环TR确定线性压缩机100以共振频率FR运行。
上述方法还考虑了根据共振式线性压缩机100的电子数学模型计算电子参数组。正如先前所述，机械参数组应根据共振式线性压缩机100的机械数学模型进行计算，或者仍然根据在电子和机械参数组的基础上定义的共振式线性压缩机100的机械电子数学模型进行计算。
本发明中定义的公式1和2也可应用于以上更加全面的方法，也就是应用于建模为串联电路RL的压缩机100的电机以及建模为质量/弹簧机械系统的压缩机100的电机。
由公式3定义的矩阵方程也可以根据机械电子系统的概念应用于后一种控制方法。
因此，如本发明所述用于控制共振式线性压缩机100的活塞1的系统和方法实现了它们的目标，此时估算参数组使压缩机100能够以最高效率运行而不必使用设置用于测量机械参量或变量的传感器。
在一方面，图8示出的优选实施例使用通过观测电路20估算的活塞1的位移和速度向本发明提出的系统施加了用于压缩机100的简单而有效的控制，而图9示出的可选实施例则实现了能够用与所述速度同相的正弦信号来代替速度信号的控制。
两种解决方案都能够优化压缩机的效率而不必使用辅助测量设备，进一步考虑了对活塞1的最大位移DMAX的估算，这样极大地有助于减少安装的施工时间，由于部件的减少以及所需连接器数量的减少而简化了生产过程，特别是还简化了成品设备的维护。这样的解决方案安全地操作本系统，由此使活塞1能够以其最大行程运行而不会撞击到压缩机端盖。
最后，本发明提供了一种共振式线性压缩机100，其包括如本发明已经介绍的内容所述的活塞控制方法。
已经介绍了优选实施例，我们应该理解本发明的保护范围涵盖了其他的可行修改，只能由包括可行等价形式的所附权利要求的内容限定。

Claims (56)

1.一种用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，共振式线性压缩机(100)是冷却回路的主要部件，共振式线性压缩机(100)包括至少一个气缸(2)、至少一个端盖(3)、至少一个电机和至少一个弹簧，气缸(2)有效地容纳活塞(1)；
控制系统的特征在于包括至少一个电子控制单元(15)，电子控制单元(15)包括彼此连接的至少一个观测电路(20)和至少一个控制电路(30)；
电子控制单元(15)被电连接至共振式线性压缩机(100)的电机；
观测电路(20)被设置用于测量共振式线性压缩机(100)的电机的至少一个电子参量；
观测电路(20)被设置用于估算共振式线性压缩机(100)的电机的至少一组电子参数和共振式线性压缩机(100)的至少一组机械参数；
观测电路(20)被设置用于根据测量的电子参量以及估算的电子参数组和机械参数组估算并提供用于控制电路(30)的系统的至少一个控制参数；
控制电路(30)被设置用于根据估算的控制参数致动共振式线性压缩机(100)的电机，估算的控制参数包括共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的至少一种最大位移。
2.如权利要求1所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于估算的控制参数进一步包括共振式线性压缩机(100)的活塞速度，控制电路(30)根据估算的控制参数致动共振式线性压缩机(100)的电机。
3.如权利要求1所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于测量的电子参量是共振式线性压缩机(100)中电机的工作电流值。
4.如权利要求1或2所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于电子参数组是根据共振式线性压缩机(100)的电子数学模型进行计算，共振式线性压缩机(100)的电子数学模型在与电压源串联的RL电路的基础上定义并且通过以下公式计算：
其中：
：电阻电压；
：电感电压；
：电机的感生电压；
：馈送电压；
R：共振式线性压缩机的电机电阻；
L：共振式线性压缩机(100)的电机电感；
KMT：电机常数；
ve(t)：计算的活塞速度；
ie(t)：估算或计算的电机电流。
5.如权利要求1或2所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于机械参数组根据共振式线性压缩机(100)的机械数学模型进行计算，共振式线性压缩机(100)的机械数学模型在质量弹簧阻尼系统的基础上根据以下公式定义：
其中：
：电机作用力；
：弹簧作用力；
：阻尼作用力；
FG(de(t))：气缸内的气压作用力；
KMT：电机常数；
KML：弹簧常数；
KAM：第一阻尼常数；
m：可移动部件的质量；
ve(t)：活塞速度；
de(t)：活塞位移；
ie(t)：电机的计算电流。
6.如权利要求1或2所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于将电子参数组和机械参数组加以组合时就定义了机械电子参数组，机械电子参数组通过以下矩阵方程进行计算：
其中：
：状态向量；
：系统输出；
：馈送电压；
g(t)= FG(de(t))：气缸内的气压作用力；
：第一系数矩阵；
：第二系数矩阵；
：第三系数矩阵；
：输出向量；
KMT：电机常数；
KML：弹簧常数；
KAM：第一阻尼常数；
R：共振式线性压缩机的电机电阻；
L：共振式线性压缩机(100)的电机电感；
m：可移动部件的质量；
ve(t)：活塞速度；
de(t)：活塞位移；
ie(t)：电机的计算电流。
7.如权利要求6所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于机械电子参数组根据共振式线性压缩机(100)的机械电子数学模型进行计算，共振式线性压缩机(100)的机械电子数学模型在矩阵方程的基础上定义，控制系统同样用观测器的电流误差乘以增益向量馈送，观测器的电流误差通过电机的测量电流和计算电流之间的差值计算，共振式线性压缩机（100）的机械电子数学模型通过以下公式计算：
其中：
ieo(t)：观测器的电流误差；
K：增益向量；
ie(t)：计算电流；
im(t)：电机的测量电流。
8.如权利要求5所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于共振式线性压缩机(100)的电机通过电子控制单元(15)以在共振式线性压缩机(100)的每一个工作循环算出的共振频率致动。
9.如权利要求8所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于工作循环通过测量电流进行测量和计算以用于获得测量电流的相同周期。
10.如权利要求1所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于观测电路(20)被设置为微处理电路。
11.如权利要求8所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于电机的计算电流、共振式线性压缩机(100)的活塞位移和活塞速度都是以明显高于共振频率的离散频率进行计算。
12.如权利要求11所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于最大位移是根据一个工作循环期间的活塞位移进行计算。
13.如权利要求8所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于机械参数组在每一个工作循环都进行计算。
14.如权利要求1所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于共振式线性压缩机(100)的致动是在工作电压的基础上提供，工作电压根据活塞(1)的最大位移和位移速度的计算值进行计算，通过状态控制器比较活塞(1)的最大位移和位移速度的计算值与参考值。
15.如权利要求7所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于机械电子参数组中包括气缸内的气压作用力，通过以下公式计算：
FG(de(t))
其中：
FG(de(t))：气缸内的气压作用力；
KMLEq：第二弹簧常数；
KAMEq：第二阻尼常数；
FCont：等效连续作用力。
16.如权利要求15所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于总弹簧系数被定义为弹簧常数与第二弹簧常数之和：
KMLT=KML+KMLEq
其中：
KMLT：总弹簧系数；
KML：弹簧常数；
KMLEq：第二弹簧常数。
17.如权利要求16所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于总弹簧系数通过以下公式进行计算：
其中：FR：共振频率。
18.如权利要求16所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于弹簧作用力通过以下公式进行计算：
其中：FML(de(t)): 弹簧作用力；
de(t)：活塞位移。
19.如权利要求15所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于总阻尼系数被定义为阻尼常数与第二阻尼常数之和：
KAMT=KAM+KAMEq
其中：
KAMT：总阻尼系数；
KAM：阻尼常数；
KAMEq：第二阻尼常数。
20.如权利要求19所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于总阻尼系数通过功率平衡进行计算：
m)如果算出的实际输入功率高于由总阻尼消耗的功率与功耗之和，那么就增大用于下一个工作循环的总阻尼系数的值；
n)如果算出的实际输入功率低于由总阻尼消耗的功率与功耗之和，那么就减小用于下一个工作循环的总阻尼系数的值。
21.如权利要求19所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于总阻尼系数根据以下公式进行计算：
其中：
PAMT：总阻尼消耗的功率；
Pe：实际输入功率；
PR：电机的电阻功耗；
DMAX：最大活塞位移；
FR：共振频率。
22.如权利要求19所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于阻尼作用力通过以下公式进行计算：
其中：
：阻尼作用力；
ve(t)：活塞速度。
23.如权利要求6所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于第一系数矩阵通过以下公式进行计算：
。
24.如权利要求16或19所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于第一系数矩阵、第二系数矩阵、第三系数矩阵和增益向量在共振式线性压缩机(100)的一个工作循环内根据总弹簧系数和总阻尼系数进行调节。
25.如权利要求15所述用于控制共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制系统，其特征在于将等效连续作用力作为电机实际输入功率的函数以及作为工作循环的函数进行计算。
26.一种用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，共振式线性压缩机(100)包括至少一个电机，电机由变频器致动，所述控制方法的特征在于包括以下步骤：
a)在共振式线性压缩机(100)的每一个工作循环用离散频率测量电机的测量电流；
b)根据电机的测量电流计算共振式线性压缩机(100)的工作循环，并且在算出的工作循环的基础上计算共振式线性压缩机(100)的共振频率；
c)在共振式线性压缩机(100)的每一个工作循环以离散频率计算电机的计算电流、活塞位移和活塞速度；
d)在共振式线性压缩机(100)的每一个工作循环以离散频率计算通过电机的测量电流和计算电流之间的差值算出的观测器的电流误差；
e)在步骤c)算出的活塞位移的基础上计算共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的最大位移；
f)根据测量电流以及由电机变频器施加的工作电压计算电机在一个工作循环内的实际输入功率；
g)根据测量电流计算一个工作循环内电机的电阻消耗的功率；
h)根据总阻尼系数和步骤c)算出的活塞速度计算一个工作循环内产生的总阻尼作用力；
i)根据前一步骤算出的总阻尼作用力以及步骤c)算出的活塞速度计算由总阻尼消耗的功率；
j)将等效连续作用力作为步骤f)算出的电机实际输入功率的函数以及作为步骤b)算出的工作循环的函数进行计算；
k)根据最大位移并且根据活塞速度和测量电流计算加至共振式线性压缩机(100)的电机的工作电压值；以及
l)向共振式线性压缩机(100)的电机施加步骤k)中算出的工作电压值。
27.如权利要求26所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于包括根据步骤b)算出的共振频率计算共振式线性压缩机(100)的总弹簧系数的步骤。
28.如权利要求26所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于总弹簧系数通过以下公式进行计算：
其中：
KMLT：总弹簧系数；
FR：共振频率；
m：可移动部件的质量。
29.如权利要求26所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于进一步包括根据实际输入功率、功耗以及由总阻尼消耗的功率计算共振式线性压缩机(100)的总阻尼系数的步骤。
30.如权利要求26所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于进一步包括以下步骤：
m)如果算出的实际输入功率高于由总阻尼消耗的功率与功耗之和，那么就增大用于下一个工作循环的总阻尼系数的值；
n)如果算出的实际输入功率低于由总阻尼消耗的功率与功耗之和，那么就减小用于下一个工作循环的总阻尼系数的值。
31.如权利要求26所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于总阻尼系数根据以下公式进行计算：
其中：
KAMT：总阻尼系数；
Pe：实际输入功率；
PAMT：由总阻尼消耗的功率；
PR：功耗；
FR：共振频率；
DMAX：最大位移。
32.如权利要求29至31的任意一项所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于第一系数矩阵、第二系数矩阵、第三系数矩阵和增益向量在共振式线性压缩机(100)的一个工作循环内根据总弹簧系数和总阻尼系数进行调节。
33.如权利要求26所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于共振式线性压缩机(100)的电子数学模型在与电压源串联的RL电路的基础上定义并且通过以下公式计算：
其中：
：电阻电压；
：电感电压；
：电机的感生电压；
：馈送电压；
R：共振式线性压缩机的电机电阻；
L：共振式线性压缩机(100)的电机电感；
KMT：电机常数；
ve(t)：计算的活塞速度；
ie(t)：电机的计算电流。
34.如权利要求26所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于共振式线性压缩机(100)的机械数学模型在质量弹簧阻尼系统的基础上定义并且通过以下公式计算：
其中：
：电机作用力；
：弹簧作用力；
：阻尼作用力；
FG(de(t))：气缸内的气压作用力；
KMT：电机常数；
KML：弹簧常数；
KAM：第一阻尼常数；
m：可移动部件的质量；
ve(t)：活塞速度；
de(t)：活塞位移；
ie(t)：电机的计算电流；
：根据de(t)的二阶导数。
35.如权利要求26所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于包括共振式线性压缩机(100)的机械电子数学模型，通过以下公式计算：
其中：
：状态向量，：系统输出，：馈送电压， g(t)= FG(de(t))：气缸内的气压作用力；
：第一系数矩阵，：第二系数矩阵，：第三系数矩阵，：输出向量；
KMT：电机常数；
KML：弹簧常数；
KAM：第一阻尼常数；
R：共振式线性压缩机的电机电阻；
L：共振式线性压缩机(100)的电机电感；
m：可移动部件的质量；
ve(t)：活塞速度；
de(t)：活塞位移；
ie(t)：电机的计算电流。
36.如权利要求35所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于共振式线性压缩机(100)的机械电子数学模型同样用观测器的电流误差乘以增益向量馈送，观测器的电流误差通过电机的测量电流和计算电流之间的差值计算，共振式线性压缩机（100）的机械电子模型通过以下公式计算：
；
其中：
ieo：观测器的电流误差；
ie(t)：计算电流；
im：电机的测量电流；
K：增益向量。
37.如权利要求34,35或36所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于包括气缸内的气压作用力通过以下公式计算：
FG(de(t))
其中：
FG(de(t))：气缸内的气压作用力；
KMLEq: 第二弹簧常数；
KAMEq: 第二阻尼常数；
FCont: 等效连续作用力；
ve(t)：活塞速度；
de(t)：活塞位移。
38.如权利要求28所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于总弹簧系数被定义为弹簧常数与第二弹簧常数之和，以下公式进行计算：
KMLT=KML+KMLEq
其中：
KMLT：总弹簧系数；
KML：弹簧常数；
KMLEq：第二弹簧常数。
39.如权利要求38所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于弹簧作用力通过以下公式进行计算：
其中：
de(t)：活塞位移；
FML(de(t)): 弹簧作用力。
40.如权利要求26所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于总阻尼系数被定义为阻尼常数与第二阻尼常数之和，以下公式进行计算：
KAMT=KAM+KAMEq
其中：
KAMT：总阻尼系数；
KAM：阻尼常数；
KAMEq：第二阻尼常数。
41.如权利要求34或40所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于总阻尼作用力通过以下公式进行计算：
其中：
FAM(de(t))：总阻尼作用力；
KAMT：总阻尼系数；
de(t)：活塞位移。
42.如权利要求34所述用于共振式线性压缩机(100)的活塞(1)的控制方法，其特征在于第一系数矩阵通过以下公式进行计算：
其中：
R：共振式线性压缩机的电机电阻；L：共振式线性压缩机的电机电感。
43.如权利要求26或30所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于进一步包括以下步骤：
o)通过比较步骤e）算出的活塞最大位移和编程参考位移调节第一参考电流；
p)通过将调节后的第一参考电流乘以步骤c)算出的活塞速度来调节第二参考电流；
q)通过第二参考电流和测量电流之间的差值调节控制电流误差；
r)根据前一步骤算出的控制电流误差调节加至电机变频器的工作电压。
44.如权利要求43所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于第一参考电流被生成在第一比例和积分状态控制器或比例微分积分状态控制器的输出端。
45.如权利要求43所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于加至电机变频器的工作电压被生成在第二比例和积分状态控制器或比例微分积分状态控制器的输出端。
46.一种用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，共振式线性压缩机(100)包括至少一个电机，电机由变频器致动，所述控制方法的特征在于包括以下步骤：
i)从共振式线性压缩机(100)的微处理电路和一个工作循环中用离散频率测量电机的测量电流；
ii)根据测量电流和加至电机变频器的工作电压计算电机的至少一组电子参数和共振式线性压缩机(100)的至少一组机械参数；
iii)根据步骤i)和ii)中测量和算出的数值计算共振式线性压缩机(100)的最大位移和活塞速度；
iv)根据步骤iii)中获得的最大位移和活塞速度调整用于加至共振式线性压缩机(100)中电机变频器的工作电压的新数值；以及
v)将步骤iv)中调整的工作电压加至共振式线性压缩机(100)中的电机变频器。
47.如权利要求46所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于工作电压的值是在共振式线性压缩机(100)的一个工作循环内计算，工作循环确定共振式线性压缩机(100)以共振频率运行。
48.如权利要求46所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于电子参数组是根据共振式线性压缩机(100)的电子数学模型进行计算。
49.如权利要求46所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于机械参数组是根据共振式线性压缩机(100)的机械数学模型进行计算。
50.如权利要求46所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于共振式线性压缩机(100)的机械电子数学模型以电子参数组和机械参数组为基础定义。
51.如权利要求46所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于共振式线性压缩机(100)的电子数学模型在与电压源串联的RL电路的基础上定义并且通过以下公式计算：
其中：
：电阻电压；
：电感电压；
：电机的感生电压；
：馈送电压；
R：共振式线性压缩机的电机电阻；
L：共振式线性压缩机(100)的电机电感；
KMT：电机常数；
ve(t)：计算的活塞速度；
ie(t)：电机的计算电流。
52.如权利要求46所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于共振式线性压缩机(100)的机械数学模型在质量弹簧阻尼系统的基础上定义并且通过以下公式计算：
其中：
：电机作用力；
：弹簧作用力；
：阻尼作用力；
FG(de(t))：气缸内的气压作用力；
KMT：电机常数；
KML：弹簧常数；
KAM：第一阻尼常数；
m：可移动部件的质量；
ve(t)：活塞速度；
de(t)：活塞位移；
ie(t)：电机的计算电流；
：根据de(t)的二阶导数。
53.如权利要求50所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于共振式线性压缩机(100)的机械电子数学模型在机械电子系统的基础上定义并且通过矩阵方程计算：
其中：
：状态向量，：系统输出，：馈送电压， g(t)= FG(de(t))：气缸内的气压作用力；
：第一系数矩阵；
：第二系数矩阵；
：第三系数矩阵；
：输出向量；
KFMT：电机作用力系数；
KVMT：考虑气体压力以及可变的第二弹簧常数和第二阻尼常数的影响的可变的电机常数；
KML：弹簧常数；
KAM：第一阻尼常数；
R：共振式线性压缩机的电机电阻；
L：共振式线性压缩机(100)的电机电感；
m：可移动部件的质量；
ve(t)：活塞速度；
de(t)：活塞位移；
ie(t)：电机的计算电流。
54.如权利要求50所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于共振式线性压缩机(100)的机械电子数学模型同样用观测器的电流误差乘以增益向量馈送，观测器的电流误差通过电机的测量电流和计算电流之间的差值计算，共振式线性压缩机（100）的机械电子数学模型通过以下公式计算：
其中：
：状态向量，：系统输出，：馈送电压， g(t)= FG(de(t))：气缸内的气压作用力；
：第一系数矩阵；
：第二系数矩阵；
：第三系数矩阵；
：输出向量；
KFMT：电机作用力系数；
KVMT：考虑气体压力以及可变的第二弹簧常数和第二阻尼常数的影响的可变的电机常数；
KML：弹簧常数；
KAM：第一阻尼常数；
R：共振式线性压缩机的电机电阻；
L：共振式线性压缩机(100)的电机电感；
m：可移动部件的质量；
ve(t)：活塞速度；
de(t)：活塞位移；
ie(t)：电机的计算电流；
im：电机的测量电流；
ieo(t)：观测器的电流误差；
K: 增益向量。
55.如权利要求52至54的任意一项所述用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法，其特征在于气缸内的气压作用力通过以下公式计算：
FG(de(t))
其中：
FG(de(t))：气缸内的气压作用力；
ve(t)：活塞速度；
de(t)：活塞位移；
KMLEq：第二弹簧常数；
KAMEq：第二阻尼常数；
FCont：等效连续作用力。
56.一种共振式线性压缩机(100)，其特征在于包括如权利要求26至55的任意一项所述的用于共振式线性压缩机的活塞的控制方法。
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