CN111654209A - 磁悬浮轴承控制参数调节方法、装置、存储介质及控制器 - Google Patents

磁悬浮轴承控制参数调节方法、装置、存储介质及控制器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磁悬浮轴承控制参数调节方法、装置、存储介质及控制器，所述方法包括：当所属磁悬浮电机停机时，通过采集转子位移信号获取所述电机的磁悬浮转子当前的运行频率；根据获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节。本发明提供的方案能够提高磁悬浮转子运行的稳定性和可靠性。

Description

磁悬浮轴承控制参数调节方法、装置、存储介质及控制器
技术领域
本发明涉及控制领域，尤其涉及一种磁悬浮轴承控制参数调节方法、装置、存储介质及轴承控制器。
背景技术
磁悬浮轴承控制技术是通过控制轴承线圈电流，产生相应的电磁力，将磁悬浮转子稳定悬浮在设定位置的技术。磁悬浮转子运动状态主要包括静态悬浮、旋转、停止转动。三种运动状态中停机过程往往会跨越模态频率，且停机过程中转子运行频率可能不受控，即轴承控制器无法获取当前转子的运行频率，在跨越模态频率时可能会出现精度很差的情况，或者是在转速降到较低的状态时，由于受到外界相对较大的干扰力造成转子精度变差，导致转子无法平稳停转。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种磁悬浮轴承控制参数调节方法、装置、存储介质及轴承控制器，以解决现有技术中磁悬浮转子在停转过程中转子运行频率不受控的问题。
本发明一方面提供了一种磁悬浮轴承控制参数调节方法，包括：当所属磁悬浮电机停机时，通过采集转子位移信号获取所述电机的磁悬浮转子当前的运行频率；根据获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节。
可选地，还包括：在通过采集转子位移信号获取磁悬浮转子当前的运行频率之前，确定所述磁悬浮转子为降频停机状态或急停状态；若确定所述磁悬浮转子为急停状态，则通过采集转子位移信号获取所述磁悬浮转子当前的运行频率；若确定所述磁悬浮转子为降频停机状态，则通过变频器获取所述磁悬浮转子的运行频率。
可选地，根据获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节，包括：根据所述当前的运行频率在预设的两个以上频段中所处的频段，获取对应的磁悬浮轴承控制参数集合；根据获取的所述磁悬浮轴承控制参数集合，调节当前的磁悬浮轴承控制参数。
可选地，所述两个以上频段，包括：所述磁悬浮转子的模态频段。
本发明另一方面提供了一种磁悬浮轴承控制参数调节装置，包括：获取单元，用于当所属磁悬浮电机停机时，通过采集转子位移信号获取所述电机的磁悬浮转子当前的运行频率；调节单元，用于根据所述获取单元获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节。
可选地，还包括：确定单元，用于在通过采集转子位移信号获取所述磁悬浮转子当前的运行频率之前，确定所述磁悬浮转子为降频停机状态或急停状态；若所述确定单元确定所述磁悬浮转子为急停状态，则所述获取单元通过采集转子位移信号获取所述磁悬浮转子当前的运行频率；若所述确定单元确定所述磁悬浮转子为降频停机状态，则所述获取单元，还用于：通过变频器获取所述磁悬浮转子的运行频率。
可选地，所述调节单元，根据获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节，包括：根据所述当前的运行频率在预设的两个以上频段中所处的频段，获取对应的磁悬浮轴承控制参数集合；根据获取的所述磁悬浮轴承控制参数集合，调节当前的磁悬浮轴承控制参数。
可选地，所述两个以上频段，包括：所述磁悬浮转子的模态频段。
本发明又一方面提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明再一方面提供了一种轴承控制器，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明再一方面提供了一种轴承控制器，包括前述任一所述的磁悬浮轴承控制参数调节装置。
根据本发明的技术方案，针对在停机过程中或者急停状态下，转子运行频率不受控的状态，通过采集位移信号解析出当前转子的运行频率，通过在不同频段内使用对应的轴承控制参数，提高磁悬浮转子的运行精度；停机过程中根据转子不同频率，自动更改控制参数，可以解决磁悬浮转子在停转过程，经过模态频段时转子振动较大的问题，可确保转子能够稳定停转，能够有效提高磁悬浮转子运行的稳定性和可靠性。在不安装编码器等测速设备的情况下，解析出当前转子的运行频率，节约磁悬浮装置的成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明提供的磁悬浮轴承控制参数调节方法的一实施例的方法示意图；
图2是本发明提供的磁悬浮轴承控制参数调节方法的另一实施例的方法示意图；
图3是本发明进行磁悬浮轴承控制参数调节的一种具体实施方式的逻辑控制图；
图4是根据本发明实施例的停机过程自适应条件转子精度效果图；
图5是本发明提供的控制方法的一具体实施例的方法示意图；
图6是本发明提供的磁悬浮轴承控制参数调节装置的一实施例的结构框图；
图7是本发明提供的磁悬浮轴承控制参数调节装置的另一实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是本发明提供的磁悬浮轴承控制参数调节方法的一实施例的方法示意图。所述方法具体可以用于磁悬浮轴承的轴承控制器中。所述磁悬浮轴承可以用于磁悬浮电机。所述磁悬浮电机可以用于磁悬浮压缩机。
如图1所示，根据本发明的一个实施例，所述方法至少包括步骤S110和步骤S120。
步骤S110，当所属磁悬浮电机停机时，通过采集转子位移信号获取所述电机的磁悬浮转子当前的运行频率。
通过位移传感器采集转子位移信号，对所述转子位移信号进行算法解析，得到所述磁悬浮转子当前的运行频率。
步骤S120，根据获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节。
具体地，根据获取的磁悬浮转子当前的运行频率采用适合的控制参数对磁悬浮轴承的控制参数进行自适应调节。
在一种具体实施方式中，根据所述当前的运行频率在预设的两个以上频段中所处的频段，获取对应的磁悬浮轴承控制参数集合；根据获取的所述磁悬浮轴承控制参数集合，调节当前的磁悬浮轴承控制参数。
例如，通过对位移信号进行解析得到当前转子的实际运行频率w1。预设的频段包括wa、wb、wc、wd分别对应控制参数集合A、B、C、D。所述控制参数集合中例如可以包括电流刚度、位移刚度、阻尼。将控制参数集合A、B、C、D对应的频段wa、wb、wc、wd与转子当前的实际运行频率进行匹配，确定当前的实际运行频率对应的控制参数集合，并根据确定的磁悬浮轴承控制参数集合，调节当前的磁悬浮轴承控制参数，能够实现磁悬浮转子在不同的运行频率中使用适当的控制参数，达到转子停转过程中依然能够稳定惰转的目的。
图2是本发明提供的磁悬浮轴承控制参数调节方法的另一实施例的方法示意图。如图2所示，根据本发明的一个优选实施例，所述方法包括步骤S101、步骤S110、步骤S120和步骤S130。
步骤S101，当所属磁悬浮电机停机时，确定所述电机的磁悬浮转子为降频停机状态或急停状态。
若确定所述磁悬浮转子为急停状态，则执行步骤S110，若确定所述磁悬浮转子为降频停机状态，则执行步骤S120。
图3是本发明进行磁悬浮轴承控制参数调节的一种具体实施方式的逻辑控制图。如图3所示，在电机停机过程中可能存在两种情况：
(1)在停机过程中，变频器控制电机转子降频停机，即停机过程电机转子受变频器控制逐渐降频直至停机。
(2)在停机过程中，变频器直接将频率设为0，即急停，但磁悬浮转子惰转过程中会经过很多频段，即停机过程中转子不受变频器控制。
步骤S110，若确定所述磁悬浮转子为急停状态，则通过采集转子位移信号获取所述磁悬浮转子当前的运行频率。
若磁悬浮转子为急停，即变频器直接将频率设为0，停机过程中转子不受变频器控制，轴承控制器无法获取转子当前的运行频率，可以通过位移传感器采集转子位移信号，对所述转子位移信号进行算法解析，得到所述磁悬浮转子当前的运行频率。
步骤S120，若确定所述磁悬浮转子为降频停机状态，则通过变频器获取所述磁悬浮转子的运行频率。
优选地，机组在正常运行过程中或者停机过程中转子频率受变频器控制，由于此时转子运行频率受变频器控制，轴承控制器可直接通过变频器获取转子当前的运行频率。不需要采集位移信号机型解析得到磁悬浮转子当前的运行频率，避免影响轴承控制器其他程序的运行速度。
步骤S130，根据获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节。
具体地，根据获取的磁悬浮转子当前的运行频率采用适合的控制参数对磁悬浮轴承的控制参数进行自适应调节。
在一种具体实施方式中，根据所述当前的运行频率在预设的两个以上频段中所处的频段，获取对应的磁悬浮轴承控制参数集合；根据获取的所述磁悬浮轴承控制参数集合，调节当前的磁悬浮轴承控制参数。
例如，通过对位移信号进行解析得到当前转子的实际运行频率w1。预设的频段包括wa、wb、wc、wd分别对应控制参数集合A、B、C、D。所述控制参数集合中例如可以包括电流刚度、位移刚度、阻尼。将控制参数集合A、B、C、D对应的频段wa、wb、wc、wd与转子当前的实际运行频率进行匹配，确定当前的实际运行频率对应的控制参数集合，并根据确定的磁悬浮轴承控制参数集合，调节当前的磁悬浮轴承控制参数，能够实现磁悬浮转子在不同的运行频率中使用适当的控制参数，达到转子停转过程中依然能够稳定惰转的目的。
优选地，所述两个以上频段至少包括所述磁悬浮转子的模态频段。即，使磁悬浮转子在经过模态频段时，使用的轴承控制参数与其他正常运行频段时不同，保证在经过模态频段时，减小磁悬浮转子的振动。
参考图4，图4是根据本发明实施例的停机过程自适应调节转子精度效果图。图4中，横轴表示时间，纵轴表示转子位移波动幅值，从图4可以看出，在未进行停机参数(磁悬浮轴承控制参数)自适应控制时(左半图)，转子位移波动幅值较大，进行停机参数自适应控制后(右半图)，转子位移波动幅值明显减小，采用本发明的控制方法进行磁悬浮轴承控制参数的自适应调节，可以减小转子的振动，提高磁悬浮转子的运行精度。
为清楚说明本发明技术方案，下面再以一个具体实施例对本发明提供的控制方法的执行流程进行描述。
图5是本发明提供的磁悬浮轴承控制参数调节方法的一具体实施例的方法示意图。如图5所示，机组正常运行，当停机时，采集转子位移信号，解析出磁悬浮转子运行频率，按照磁悬浮转子运行频率使用不同的磁悬浮轴承控制参数，直到转子停转。
图6是本发明提供的磁悬浮轴承控制参数调节装置的一实施例的结构框图。所述装置具体可以用于轴承控制器中。所述磁悬浮电机可以用于磁悬浮压缩机。
如图6所示，所述装置100包括获取单元110和调节单元120。
获取单元110用于当所属磁悬浮电机停机时，通过采集转子位移信号获取所述电机的磁悬浮转子当前的运行频率；调节单元120用于根据所述获取单元获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节。
获取单元110可以通过位移传感器采集转子位移信号，对所述转子位移信号进行算法解析，得到所述磁悬浮转子当前的运行频率。调节单元120根据获取的磁悬浮转子当前的运行频率采用适合的控制参数对磁悬浮轴承的控制参数进行自适应调节。
在一种具体实施方式中，调节单元120根据所述当前的运行频率在预设的两个以上频段中所处的频段，获取对应的磁悬浮轴承控制参数集合；根据获取的所述磁悬浮轴承控制参数集合，调节当前的磁悬浮轴承控制参数。
例如，通过对位移信号进行解析得到当前转子的实际运行频率w1。预设的频段包括wa、wb、wc、wd分别对应控制参数集合A、B、C、D。所述控制参数集合中例如可以包括电流刚度、位移刚度、阻尼。将控制参数集合A、B、C、D对应的频段wa、wb、wc、wd与转子当前的实际运行频率进行匹配，确定当前的实际运行频率对应的控制参数集合，并根据确定的磁悬浮轴承控制参数集合，调节当前的磁悬浮轴承控制参数，能够实现磁悬浮转子在不同的运行频率中使用适当的控制参数，达到转子停转过程中依然能够稳定惰转的目的。
优选地，所述两个以上频段至少包括所述磁悬浮转子的模态频段。即，使磁悬浮转子在经过模态频段时，使用的轴承控制参数与其他正常运行频段时不同，保证在经过模态频段时，减小磁悬浮转子的振动。
图7是本发明提供的磁悬浮轴承控制参数调节装置的另一实施例的结构框图。
如图7所示，根据本发明的一个优选实施例，所述装置100还包括确定单元101。
确定单元101用于在通过采集转子位移信号获取所述磁悬浮转子当前的运行频率之前，确定所述磁悬浮转子为降频停机状态或急停状态；若所述确定单元101确定所述磁悬浮转子为急停状态，则所述获取单元110通过采集转子位移信号获取所述磁悬浮转子当前的运行频率；若所述确定单元101确定所述磁悬浮转子为降频停机状态，则所述获取单元110通过变频器获取所述磁悬浮转子的运行频率。
图3是本发明进行磁悬浮轴承控制参数调节的一种具体实施方式的逻辑控制图。如图3所示，在电机停机过程中可能存在两种情况：
(1)在停机过程中，变频器控制电机转子降频停机，即停机过程电机转子受变频器控制逐渐降频直至停机。
(2)在停机过程中，变频器直接将频率设为0，即急停，但磁悬浮转子惰转过程中会经过很多频段，即停机过程中转子不受变频器控制。
若所述确定单元101确定所述磁悬浮转子为急停状态，则所述获取单元110通过采集转子位移信号获取所述磁悬浮转子当前的运行频率；可以通过位移传感器采集转子位移信号，对所述转子位移信号进行算法解析，得到所述磁悬浮转子当前的运行频率。
若所述确定单元101确定所述磁悬浮转子为降频停机状态，则所述获取单元110通过变频器获取所述磁悬浮转子的运行频率。
优选地，机组在正常运行过程中或者停机过程中转子频率受变频器控制，由于此时转子运行频率受变频器控制，获取单元110可直接通过变频器获取转子当前的运行频率，不需要采集位移信号机型解析得到磁悬浮转子当前的运行频率，避免影响轴承控制器其他程序的运行速度。
调节单元120根据获取单元110获取的磁悬浮转子当前的运行频率采用适合的控制参数对磁悬浮轴承的控制参数进行自适应调节。
本发明还提供对应于所述磁悬浮轴承控制参数调节方法的一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明还提供对应于所述磁悬浮轴承控制参数调节方法的一种轴承控制器，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明还提供对应于所述磁悬浮轴承控制参数调节装置的一种轴承控制器，包括前述任一所述的磁悬浮轴承控制参数调节装置。
据此，本发明提供的方案，针对在停机过程中或者急停状态下，转子运行频率不受控的状态，通过采集位移信号解析出当前转子的运行频率，通过在不同频段内使用对应的轴承控制参数，提高磁悬浮转子的运行精度；停机过程中根据转子不同频率，自动更改控制参数，可以解决磁悬浮转子在停转过程，经过模态频段时转子振动较大的问题，可确保转子能够稳定停转，能够有效提高磁悬浮转子运行的稳定性和可靠性。在不安装编码器等测速设备的情况下，解析出当前转子的运行频率，节约磁悬浮装置的成本。
本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮轴承控制参数调节方法，其特征在于，包括：
当所属磁悬浮电机停机时，通过采集转子位移信号获取所述电机的磁悬浮转子当前的运行频率；
根据获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在通过采集转子位移信号获取磁悬浮转子当前的运行频率之前，确定所述磁悬浮转子为降频停机状态或急停状态；
若确定所述磁悬浮转子为急停状态，则通过采集转子位移信号获取所述磁悬浮转子当前的运行频率；
若确定所述磁悬浮转子为降频停机状态，则通过变频器获取所述磁悬浮转子的运行频率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节，包括：
根据所述当前的运行频率在预设的两个以上频段中所处的频段，获取对应的磁悬浮轴承控制参数集合；
根据获取的所述磁悬浮轴承控制参数集合，调节当前的磁悬浮轴承控制参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述两个以上频段，包括：所述磁悬浮转子的模态频段。
5.一种磁悬浮轴承控制参数调节装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于当所属磁悬浮电机停机时，通过采集转子位移信号获取所述电机的磁悬浮转子当前的运行频率；
调节单元，用于根据所述获取单元获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
确定单元，用于在通过采集转子位移信号获取所述磁悬浮转子当前的运行频率之前，确定所述磁悬浮转子为降频停机状态或急停状态；
若所述确定单元确定所述磁悬浮转子为急停状态，则所述获取单元通过采集转子位移信号获取所述磁悬浮转子当前的运行频率；
若所述确定单元确定所述磁悬浮转子为降频停机状态，则所述获取单元，还用于：通过变频器获取所述磁悬浮转子的运行频率。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述调节单元，根据获取的所述磁悬浮转子当前的运行频率进行磁悬浮轴承的控制参数的自适应调节，包括：
根据所述当前的运行频率在预设的两个以上频段中所处的频段，获取对应的磁悬浮轴承控制参数集合；
根据获取的所述磁悬浮轴承控制参数集合，调节当前的磁悬浮轴承控制参数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述两个以上频段，包括：所述磁悬浮转子的模态频段。
9.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一所述方法的步骤。
10.一种轴承控制器，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-4任一所述方法的步骤，或者包括如权利要求5-8任一所述的磁悬浮轴承控制参数调节装置。
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