CN114738385B - 一种磁悬浮轴承系统及其控制方法、装置和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁悬浮轴承系统的控制方法、装置、磁悬浮轴承系统和存储介质，该方法包括：获取预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；获取参考电流组；根据参考电流组中的参考电流，控制轴承线圈工作；获取轴承线圈的当前输出电流；根据参考电流组中的参考电流、以及轴承线圈的当前输出电流，对预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；按当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，控制电流环工作。该方案，通过利用PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，能够提高电流响应速度，提升磁悬浮轴承系统的稳定性。

Description

一种磁悬浮轴承系统及其控制方法、装置和存储介质
技术领域
本发明属于磁悬浮技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承系统的控制方法、装置、磁悬浮轴承系统和存储介质，尤其涉及一种磁悬浮轴承的电流控制方法、装置、磁悬浮轴承系统和存储介质。
背景技术
磁悬浮轴承系统，具有电流环。磁悬浮轴承系统，大多采用PID控制策略(即按偏差的比例P、积分I和微分D进行控制的策略)对电流环进行调控。PID控制策略，具有良好的鲁棒性；但PID控制策略的积分环节和微分环节，是一种代数累加过程，在对电流环进行调控的控制中会产生一定的延时，可能会影响对电流环进行调控时电流响应速度，从而限制了电流环的电流带宽，影响了磁悬浮轴承所在系统(即磁悬浮轴承系统)的稳定性。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种磁悬浮轴承系统的控制方法、装置、磁悬浮轴承系统和存储介质，以解决磁悬浮轴承系统采用PID控制策略对电流环进行调控时，PID控制策略的积分环节和微分环节会产生延时，会减小电流响应速度，从而限制了电流带宽，影响了磁悬浮轴承系统的稳定性的问题，达到通过确定电流环的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系，并利用该关系对电流环进行控制，能够提高电流响应速度，从而提升磁悬浮轴承系统的稳定性的效果。
本发明提供一种磁悬浮轴承系统的控制方法，包括：获取预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；其中，所述控制参数，是所述磁悬浮轴承系统的电流环中用于确定所述磁悬浮轴承的轴承线圈的控制电流的参数；所述实际输出电流，是在所述轴承线圈按所述控制电流工作的情况下，所述轴承线圈的输出电流；获取参考电流组；所述参考电流组，包含n个给定参考电流，n为大于或等于2的正整数；根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作；在所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作的情况下，获取所述轴承线圈的当前输出电流；根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；按所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，控制所述电流环工作。
在一些实施方式中，所述控制参数，包括：PWM占空比；根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作，包括：根据所述参考电流组，确定PWM占空比组；所述PWM占空比组，包含n个PWM占空比；所述PWM占空比组中的一个PWM占空比，是根据所述参考电流组中的一个给定参考电流确定得到的对应PWM占空比；确定所述PWM占空比组中每个PWM占空比是否在设定占空比范围内；若所述PWM占空比组中有PWM占空比在所述设定占空比范围内，则基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作；若所述PWM占空比组中有PWM占空比不在所述设定占空比范围内，则调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比。
在一些实施方式中，调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比，包括：调整所述参考电流组中与所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比对应的参考电流，以使调整后的该PWM占空比在所述设定占空比范围内，进而基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作。
在一些实施方式中，根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，包括：确定根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流的电流差值的绝对值；确定所述电流差值的绝对值是否在设定误差范围内；若所述电流差值的绝对值在所述设定误差范围内，则将所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；若所述电流差值的绝对值不在所述设定误差范围内，则对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，并将所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
在一些实施方式中，所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系中，控制参数与实际输出电流之间的对应关系，为曲线；对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，包括：对所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数、以及所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数工作时的当前输出电流，进行n次曲线拟合，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种磁悬浮轴承系统的控制装置，包括：获取单元，被配置为获取预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；其中，所述控制参数，是所述磁悬浮轴承系统的电流环中用于确定所述磁悬浮轴承的轴承线圈的控制电流的参数；所述实际输出电流，是在所述轴承线圈按所述控制电流工作的情况下，所述轴承线圈的输出电流；所述获取单元，还被配置为获取参考电流组；所述参考电流组，包含n个给定参考电流，n为大于或等于2的正整数；控制单元，被配置为根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作；所述获取单元，还被配置为在所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作的情况下，获取所述轴承线圈的当前输出电流；所述控制单元，还被配置为根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；所述控制单元，还被配置为按所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，控制所述电流环工作。
在一些实施方式中，所述控制参数，包括：PWM占空比；所述控制单元，根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作，包括：根据所述参考电流组，确定PWM占空比组；所述PWM占空比组，包含n个PWM占空比；所述PWM占空比组中的一个PWM占空比，是根据所述参考电流组中的一个给定参考电流确定得到的对应PWM占空比；确定所述PWM占空比组中每个PWM占空比是否在设定占空比范围内；若所述PWM占空比组中有PWM占空比在所述设定占空比范围内，则基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作；若所述PWM占空比组中有PWM占空比不在所述设定占空比范围内，则调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比。
在一些实施方式中，所述控制单元，调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比，包括：调整所述参考电流组中与所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比对应的参考电流，以使调整后的该PWM占空比在所述设定占空比范围内，进而基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，包括：确定根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流的电流差值的绝对值；确定所述电流差值的绝对值是否在设定误差范围内；若所述电流差值的绝对值在所述设定误差范围内，则将所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；若所述电流差值的绝对值不在所述设定误差范围内，则对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，并将所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
在一些实施方式中，所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系中，控制参数与实际输出电流之间的对应关系，为曲线；所述控制单元，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，包括：对所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数、以及所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数工作时的当前输出电流，进行n次曲线拟合，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种磁悬浮轴承系统，包括：以上所述的磁悬浮轴承系统的控制装置。
与上述方法相匹配，本发明再一方面提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的磁悬浮轴承系统的控制方法。
由此，本发明的方案，通过在磁悬浮轴承系统的控制器上电后，根据给定参考电流控制磁悬浮轴承系统的电流环，在控制器输出的PWM占空比在设定的限幅内的情况下，确定磁悬浮轴承的轴承线圈实际电流与给定参考电流是否相同或相近，若相同或相近则根据预存的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，若不相同或不相近则重新给定一组给定参考电流，并重新确定PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系，进而根据重新确定的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，从而，通过确定电流环的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系，并利用该关系对电流环进行控制，能够提高电流响应速度，从而提升磁悬浮轴承系统的稳定性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的磁悬浮轴承系统的控制方法的一实施例的流程示意图；
图2为本发明的磁悬浮轴承系统的控制方法中根据参考电流组中的参考电流控制轴承线圈工作的一实施例的流程示意图；
图3为本发明的磁悬浮轴承系统的控制方法中对预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新的一实施例的流程示意图；
图4为本发明的磁悬浮轴承系统的控制装置的一实施例的结构示意图；
图5为采用PWM调制方法时控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流的仿真曲线示意图；
图6为相关方案中磁悬浮轴承系统的结构示意图；
图7本发明的磁悬浮轴承系统的一实施例的结构示意图；
图8为本发明的磁悬浮轴承的电流控制方法中控制拟合电流的一实施例的流程示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-位移传感器；2-功率放大器；102-获取单元；104-控制单元。
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。
根据本发明的实施例，提供了一种磁悬浮轴承系统的控制方法，如图1所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述磁悬浮轴承系统，具有电流环。所述电流环，具有电流控制模块。所述电流控制模块，能够根据给定参考电流确定控制参数(如PWM占空比)，进而根据所述控制参数(如PWM占空比)确定所述磁悬浮轴承系统中磁悬浮轴承的轴承线圈的控制电流。所述轴承线圈，能够根据所述控制电流输出电流，记为所述轴承线圈的实际输出电流。
图5为采用PWM调制方法时控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流的仿真曲线示意图。对于磁悬浮轴承，经仿真和实验验证，采用PWM调制方法，磁悬浮轴承的轴承控制器的控制芯片(如MCU)输出的占空比，与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间具有一定的比例关系，仿真结果可以参见图5所示的例子。可见，在磁悬浮轴承系统的控制过程中，能够实现对控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间曲线的线性拟合。
基于此，本发明的方案，提出一种磁悬浮轴承的电流控制方法，具体是一种磁悬浮轴承的曲线拟合电流控制方法，可以利用对控制器(如电流环的控制器)的控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间曲线的线性拟合，舍弃电流环中PID电流控制环节(即采用PID控制策略对电流环进行控制的环节)，直接对电流环进行线性控制。其中，控制芯片输出的占空比，即PWM占空比。
图6为相关方案中磁悬浮轴承系统的结构示意图。如图6所示，磁悬浮轴承系统，包括：比较器、位移控制模块、电流控制模块、功率放大器2、磁悬浮轴承、以及位移传感器1。位移传感器1能够检测转子的悬浮位移，得到实际位移Xpv。
在图6所示的例子中，给定参考位移Xref，输入至比较器的第一输入端。位移传感器1检测到的实际位移Xpv，输入至比较器的第一输入端。比较器的输出端，输入至位移控制模块的输入端。位移控制模块的输出端，输出给定参考电流Iref。给定参考电流Iref，输入至电流控制模块的输入端。电流控制模块的输出端，输出占空比为D的PWM信号至功率放大器的输入端。功率放大器的输出端输出相应的控制电流至磁悬浮轴承的轴承线圈。磁悬浮轴承的轴承线圈输出电流I，作为磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流。磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流，反馈至电流控制模块的反馈端。
参见图6所示的例子，通过位移传感器1采集磁悬浮轴承的位移信号(如位移传感器1检测到的实际位移Xpv)，位移控制模块输出恢复偏差所需电流，作为给定参考电流Iref。电流控制模块基于该给定参考电流Iref，输出对应的占空比为D的PWM信号，通过功率放大器产生相应的电流，完成对磁悬浮轴承系统的控制。电流传感器用来反馈磁悬浮轴承的轴向线圈的实时电流(即磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流)，用于电流控制模块基于该磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流的反馈进行进一步调整。
图7本发明的磁悬浮轴承系统的一实施例的结构示意图。如图7所示，磁悬浮轴承系统，包括：MCU、EEPROM、采样电路、功率放大器、磁轴承线圈(即磁悬浮轴承的轴承线圈)。
其中，EEPROM，用于存储参数，掉电也不会擦除参数，实现参数记忆功能。MCU与EEPROM相连，用于自EEPROM中读取相应参数使用，还用于将待存参数存入EEPROM中。增加存储芯片如EEPROM，用来记录曲线拟合结果。其中，该参数，可以是控制芯片(即MCU)输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系，更具体可以是控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间拟合曲线。
参见图7所示的例子，AD采样电路如位移传感器和电流传感器，位移传感器采集转子的悬浮精度数据(如磁悬浮轴承转子的实际位移)，电流传感器采集磁悬浮轴承的轴承线圈电流数据(如磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流)，并反馈给MCU。MCU通过功率放大器，控制转子的悬浮。
本发明的方案，在功放器件(如功率放大器)的性能允许的前提下，理论上，线性拟合控制方法(即PWM占空比对应的电流曲线拟合方法)的电流响应速度不受限制，能有效提高电流响应速度。其中，功率放大器的性能，可以包括功率放大器的开关频率。功率放大器的开关频率应在设定频率范围内，超过该设定频率范围的上限，则会增加功率放大器的损耗，从而会影响功率放大器的使用寿命。
所述磁悬浮轴承系统的控制方法，包括：步骤S110至步骤S160。
在步骤S110处，在所述磁悬浮轴承系统中磁悬浮轴承的轴承控制器上电后，获取预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。其中，所述控制参数，是所述磁悬浮轴承系统的电流环中用于确定所述磁悬浮轴承的轴承线圈的控制电流的参数。所述实际输出电流，是在所述轴承线圈按所述控制电流工作的情况下，所述轴承线圈的输出电流。具体是获取预存的PWM占空比与轴承线圈实际输出电流之间的关系。所述PWM占空比，是所述磁悬浮轴承系统的电流环中用于确定所述磁悬浮轴承的轴承线圈的控制电流的控制参数。所述轴承线圈实际输出电流，是所述轴承线圈按所述控制电流工作时的实际输出电流。
在步骤S120处，获取参考电流组，即获取用于控制速搜电流环的参考电流组。所述参考电流组，包含n个给定参考电流，n为大于或等于2的正整数。
图8为本发明的磁悬浮轴承的电流控制方法中控制拟合电流的一实施例的流程示意图。如图8所示，磁悬浮轴承的电流控制方法中控制拟合电流的过程，包括：
步骤1、磁悬浮轴承系统的控制器(如MCU)上电，之后可以执行步骤2。
步骤2、MCU上电之后，MCU从EEPROM中读取预存的PWM占空比和磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流的拟合参数组Am，该拟合参数组Am为上次控制器运行时进行电流控制的拟合曲线参数，之后可以执行步骤3。
步骤3、MCU给定多组给定参考电流Inref，之后可以执行步骤4。多组给定参考电流Inref，可以是一组给定参考电流中的多个给定参考电流。
在步骤S130处，根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作。
在一些实施方式中，所述控制参数，包括：PWM占空比。
步骤S130中根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图2所示本发明的方法中根据参考电流组中的参考电流控制轴承线圈工作的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S130中根据参考电流组中的参考电流控制轴承线圈工作的具体过程，包括：步骤S210至步骤S240。
步骤S210，根据所述参考电流组，确定PWM占空比组。所述PWM占空比组，包含n个PWM占空比。所述PWM占空比组中的一个PWM占空比，是根据所述参考电流组中的一个给定参考电流确定得到的对应PWM占空比。
步骤S220，确定所述PWM占空比组中每个PWM占空比是否在设定占空比范围内。设定占空比范围，如设定的限幅。
步骤S230，若所述PWM占空比组中有PWM占空比在所述设定占空比范围内，则基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作，以在所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作的情况下，即在所述轴承线圈基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比工作的情况下，获取所述轴承线圈的当前输出电流。
步骤S240，若所述PWM占空比组中有PWM占空比不在所述设定占空比范围内，则调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比。
如图8所示，磁悬浮轴承的电流控制方法中控制拟合电流的过程，包括：
步骤4、MCU根据多组给定参考电流Inref，计算出对应的占空比Dn，之后可以执行步骤5。
步骤5、判断对应的占空比Dn是否在设定的限幅之内：若是，则执行步骤6。
步骤6、若对应的占空比Dn在设定的限幅之内，则通过AD采样电路中的电路传感器，采样磁悬浮轴承的轴承线圈对应的实际输出电流In，之后可以执行步骤7。
也就是说，只有对应的占空比Dn在设定的限幅之内，才能进行对应的占空比Dn的输出。同时，通过电流传感器检测磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In。
在一些实施方式中，步骤S240中调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比，包括：返回获取参考电流组的步骤，调整所述参考电流组中与所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比对应的参考电流，以调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比，并使调整后的该PWM占空比在所述设定占空比范围内，进而基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作，以在所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作的情况下，即在所述轴承线圈基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比工作的情况下，获取所述轴承线圈的当前输出电流。
如图8所示，磁悬浮轴承的电流控制方法中控制拟合电流的过程，还包括：在步骤5中，判断对应的占空比Dn是否在设定的限幅之内：若否，则返回步骤2，以调整对应的占空比Dn。其中，调整对应的占空比Dn，具体可以是调整多组给定参考电流Inref，以根据调整后的多组给定参考电流Inref，重新计算出对应的占空比Dn。
在步骤S140处，在所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作的情况下，获取所述轴承线圈的当前输出电流。
在步骤S150处，根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
在一些实施方式中，步骤S150中根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图3所示本发明的方法中对预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S150中对预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新的具体过程，包括：步骤S310至步骤S340。
步骤S310，确定根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流的电流差值的绝对值。
步骤S320，确定所述电流差值的绝对值是否在设定误差范围内。
步骤S330，若所述电流差值的绝对值在所述设定误差范围内，则将所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，并维持所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
步骤S340，若所述电流差值的绝对值不在所述设定误差范围内，则对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，并将所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
如图8所示，磁悬浮轴承的电流控制方法中控制拟合电流的过程，还包括：
步骤7、比较多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In是否相等，或者比较多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In的差值在误差允许范围内：若是则执行步骤8，否则执行步骤9。
步骤8、如果多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In相等，或者多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In的差值在误差允许范围内，则可不对本组数据(即与多组给定参考电流Inref对应的的占空比Dn、以及对应的实际输出电流In)进行参数拟合，控制器运行仍然采用上次拟合的参数组Am。
步骤9、如果多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In不相等，或者多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In的差值不在误差允许范围内，则MCU将对本组数据(即与多组给定参考电流Inref对应的的占空比Dn、以及对应的实际输出电流In)进行拟合计算，拟合方法可以采用行列式变换方式，得出曲线对应的参数组An。并将本次拟合的参数组An写入EEPROM中，覆盖上次拟合的参数组Am。控制器运行中使用新拟合的曲线(即本次拟合的参数组An)进行电流控制。
在一些实施方式中，所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系中，控制参数与实际输出电流之间的对应关系，为曲线。
在所述电流差值的绝对值不在所述设定误差范围的情况下，步骤S340中对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，包括：对所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数、以及所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数工作时的当前输出电流，进行n次曲线拟合，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。当然，具体地，可以采用采用行列式变换方式，对所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数、以及所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数工作时的当前输出电流，进行n次曲线拟合，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
如图8所示，磁悬浮轴承的电流控制方法中控制拟合电流的过程，还包括：
其中，给定数量n的取值与曲线拟合方式有关，具体如下：
Figure BDA0003621422340000121
其中，n为需要采集的数据次数，Dn为实际输出的PWM占空比，In为磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流，a、b、c、k均为计算系数。Dn为大于0％、且小于100％的百分数。各数据与实际设计的电磁线圈有关，线圈匝数不同，各数据对应的参数范围不一样。
理论上，该方法的曲线拟合函数阶次不受限制。仿真过程中，已验证PWM占空比和磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流可线性拟合。需要采集的数据次数n不同，实际采集的实验数据，进行二次曲线拟合即可满足控制需要，在进行四次曲线拟合时曲线能够完全与采集数据匹配，拟合高阶函数可能存在一定的难度。在进行曲线拟合过程中可以均衡运算难度和拟合精度。
在步骤S160处，按所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，控制所述电流环工作。
本发明的方案，通过对电流环的控制进行算法上的优化，采用PWM占空比和电流拟合曲线(即控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间拟合曲线)进行电流环控制，解决了采用PID控制策略对电流环进行调控时算法计算滞后问题，提高了电流响应速度，避免了采用PID控制策略对电流环进行调控时，由于PID控制策略的积分环节和微分环节会产生延时而使电流响应速度减小进而对电流带宽的限制，可有效提高磁悬浮轴承承受外部冲击的能力，提高了磁悬浮轴承系统的稳定性。同时，本发明的方案，采取了PWM占空比对应的电流曲线拟合方法，替代PID控制算法，解决了PID算法中需要参数整定(如PID控制策略的积分环节和微分环节的代数累加过程)的问题，因而也简化了对电流环的控制过程。
本发明的方案，适用于磁悬浮轴承控制中的所有自由度方向轴承线圈，如：磁悬浮控制中有五个控制自由度，可以用这方法控制其中一个自由度，也可以用于控制五个自由度，或者其他五个自由度以内的几个自由度。
本发明的方案，可以在控制器(如磁悬浮轴承系统的控制器)得电之后进行预检测，并拟合出PWM占空比-电流曲线(即PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系曲线)。磁悬浮轴承系统，配有EEPROM存储记忆功能，可以自动将拟合得到的PWM占空比-电流曲线存储至EEPROM。在磁悬浮轴承系统中，在电流环控制中直接使用线性拟合算法(如PWM占空比-电流曲线)输出对应的电流(即磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流)，这样，可替代PID控制策略，省略PID运算(即舍弃PID控制策略)，并满足对电流环进行控制的需要，可提高电流响应速度，有效提高磁悬浮轴承承受外部冲击的能力，能够提高磁悬浮轴承系统的稳定性。
采用本实施例的技术方案，通过在磁悬浮轴承系统的控制器上电后，根据给定参考电流控制磁悬浮轴承系统的电流环，在控制器输出的PWM占空比在设定的限幅内的情况下，确定磁悬浮轴承的轴承线圈实际电流与给定参考电流是否相同或相近，若相同或相近则根据预存的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，若不相同或不相近则重新给定一组给定参考电流，并重新确定PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系，进而根据重新确定的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，从而，通过确定电流环的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系，并利用该关系对电流环进行控制，能够提高电流响应速度，从而提升磁悬浮轴承系统的稳定性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮轴承系统的控制方法的一种磁悬浮轴承系统的控制装置。参见图4所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述磁悬浮轴承系统，具有电流环。所述电流环，具有电流控制模块。所述电流控制模块，能够根据给定参考电流确定控制参数(如PWM占空比)，进而根据所述控制参数(如PWM占空比)确定所述磁悬浮轴承系统中磁悬浮轴承的轴承线圈的控制电流。所述轴承线圈，能够根据所述控制电流输出电流，记为所述轴承线圈的实际输出电流。
图5为采用PWM调制装置时控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流的仿真曲线示意图。对于磁悬浮轴承，经仿真和实验验证，采用PWM调制装置，磁悬浮轴承的轴承控制器的控制芯片(如MCU)输出的占空比，与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间具有一定的比例关系，仿真结果可以参见图5所示的例子。可见，在磁悬浮轴承系统的控制过程中，能够实现对控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间曲线的线性拟合。
基于此，本发明的方案，提出一种磁悬浮轴承的电流控制装置，具体是一种磁悬浮轴承的曲线拟合电流控制装置，可以利用对控制器(如电流环的控制器)的控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间曲线的线性拟合，舍弃电流环中PID电流控制环节(即采用PID控制策略对电流环进行控制的环节)，直接对电流环进行线性控制。其中，控制芯片输出的占空比，即PWM占空比。
图6为相关方案中磁悬浮轴承系统的结构示意图。如图6所示，磁悬浮轴承系统，包括：比较器、位移控制模块、电流控制模块、功率放大器2、磁悬浮轴承、以及位移传感器1。位移传感器1能够检测转子的悬浮位移，得到实际位移Xpv。
在图6所示的例子中，给定参考位移Xref，输入至比较器的第一输入端。位移传感器1检测到的实际位移Xpv，输入至比较器的第一输入端。比较器的输出端，输入至位移控制模块的输入端。位移控制模块的输出端，输出给定参考电流Iref。给定参考电流Iref，输入至电流控制模块的输入端。电流控制模块的输出端，输出占空比为D的PWM信号至功率放大器的输入端。功率放大器的输出端输出相应的控制电流至磁悬浮轴承的轴承线圈。磁悬浮轴承的轴承线圈输出电流I，作为磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流。磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流，反馈至电流控制模块的反馈端。
参见图6所示的例子，通过位移传感器1采集磁悬浮轴承的位移信号(如位移传感器1检测到的实际位移Xpv)，位移控制模块输出恢复偏差所需电流，作为给定参考电流Iref。电流控制模块基于该给定参考电流Iref，输出对应的占空比为D的PWM信号，通过功率放大器产生相应的电流，完成对磁悬浮轴承系统的控制。电流传感器用来反馈磁悬浮轴承的轴向线圈的实时电流(即磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流)，用于电流控制模块基于该磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流的反馈进行进一步调整。
图7本发明的磁悬浮轴承系统的一实施例的结构示意图。如图7所示，磁悬浮轴承系统，包括：MCU、EEPROM、采样电路、功率放大器、磁轴承线圈(即磁悬浮轴承的轴承线圈)。
其中，EEPROM，用于存储参数，掉电也不会擦除参数，实现参数记忆功能。MCU与EEPROM相连，用于自EEPROM中读取相应参数使用，还用于将待存参数存入EEPROM中。增加存储芯片如EEPROM，用来记录曲线拟合结果。其中，该参数，可以是控制芯片(即MCU)输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系，更具体可以是控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间拟合曲线。
参见图7所示的例子，AD采样电路如位移传感器和电流传感器，位移传感器采集转子的悬浮精度数据(如磁悬浮轴承转子的实际位移)，电流传感器采集磁悬浮轴承的轴承线圈电流数据(如磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流)，并反馈给MCU。MCU通过功率放大器，控制转子的悬浮。
本发明的方案，在功放器件(如功率放大器)的性能允许的前提下，理论上，线性拟合控制装置(即PWM占空比对应的电流曲线拟合装置)的电流响应速度不受限制，能有效提高电流响应速度。其中，功率放大器的性能，可以包括功率放大器的开关频率。功率放大器的开关频率应在设定频率范围内，超过该设定频率范围的上限，则会增加功率放大器的损耗，从而会影响功率放大器的使用寿命。
所述磁悬浮轴承系统的控制装置，包括：获取单元102和控制单元104。
其中，获取单元102，被配置为在所述磁悬浮轴承系统中磁悬浮轴承的轴承控制器上电后，获取预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。其中，所述控制参数，是所述磁悬浮轴承系统的电流环中用于确定所述磁悬浮轴承的轴承线圈的控制电流的参数。所述实际输出电流，是在所述轴承线圈按所述控制电流工作的情况下，所述轴承线圈的输出电流。具体是获取预存的PWM占空比与轴承线圈实际输出电流之间的关系。所述PWM占空比，是所述磁悬浮轴承系统的电流环中用于确定所述磁悬浮轴承的轴承线圈的控制电流的控制参数。所述轴承线圈实际输出电流，是所述轴承线圈按所述控制电流工作时的实际输出电流。该获取单元102的具体功能及处理参见步骤S110。
所述获取单元102，还被配置为获取参考电流组，即获取用于控制速搜电流环的参考电流组。所述参考电流组，包含n个给定参考电流，n为大于或等于2的正整数。该获取单元102的具体功能及处理还参见步骤S120。
图8为本发明的磁悬浮轴承的电流控制装置中控制拟合电流的一实施例的流程示意图。如图8所示，磁悬浮轴承的电流控制装置中控制拟合电流的过程，包括：
步骤1、磁悬浮轴承系统的控制器(如MCU)上电，之后可以执行步骤2。
步骤2、MCU上电之后，MCU从EEPROM中读取预存的PWM占空比和磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流的拟合参数组Am，该拟合参数组Am为上次控制器运行时进行电流控制的拟合曲线参数，之后可以执行步骤3。
步骤3、MCU给定多组给定参考电流Inref，之后可以执行步骤4。多组给定参考电流Inref，可以是一组给定参考电流中的多个给定参考电流。
控制单元104，被配置为根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S130。
在一些实施方式中，所述控制参数，包括：PWM占空比。
所述控制单元104，根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为根据所述参考电流组，确定PWM占空比组。所述PWM占空比组，包含n个PWM占空比。所述PWM占空比组中的一个PWM占空比，是根据所述参考电流组中的一个给定参考电流确定得到的对应PWM占空比。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S210。
所述控制单元104，具体还被配置为确定所述PWM占空比组中每个PWM占空比是否在设定占空比范围内。设定占空比范围，如设定的限幅。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S220。
所述控制单元104，具体还被配置为若所述PWM占空比组中有PWM占空比在所述设定占空比范围内，则基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作，以在所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作的情况下，即在所述轴承线圈基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比工作的情况下，获取所述轴承线圈的当前输出电流。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S230。
所述控制单元104，具体还被配置为若所述PWM占空比组中有PWM占空比不在所述设定占空比范围内，则调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S240。
如图8所示，磁悬浮轴承的电流控制装置中控制拟合电流的过程，包括：
步骤4、MCU根据多组给定参考电流Inref，计算出对应的占空比Dn，之后可以执行步骤5。
步骤5、判断对应的占空比Dn是否在设定的限幅之内：若是，则执行步骤6。
步骤6、若对应的占空比Dn在设定的限幅之内，则通过AD采样电路中的电路传感器，采样磁悬浮轴承的轴承线圈对应的实际输出电流In，之后可以执行步骤7。
也就是说，只有对应的占空比Dn在设定的限幅之内，才能进行对应的占空比Dn的输出。同时，通过电流传感器检测磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In。
在一些实施方式中，所述控制单元104，调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比，包括：所述控制单元104，具体还被配置为返回获取参考电流组的步骤，调整所述参考电流组中与所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比对应的参考电流，以调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比，并使调整后的该PWM占空比在所述设定占空比范围内，进而基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作，以在所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作的情况下，即在所述轴承线圈基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比工作的情况下，获取所述轴承线圈的当前输出电流。
如图8所示，磁悬浮轴承的电流控制装置中控制拟合电流的过程，还包括：在步骤5中，判断对应的占空比Dn是否在设定的限幅之内：若否，则返回步骤2，以调整对应的占空比Dn。其中，调整对应的占空比Dn，具体可以是调整多组给定参考电流Inref，以根据调整后的多组给定参考电流Inref，重新计算出对应的占空比Dn。
所述获取单元102，还被配置为在所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作的情况下，获取所述轴承线圈的当前输出电流。该获取单元102的具体功能及处理还参见步骤S140。
所述控制单元104，还被配置为根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S150。
在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为确定根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流的电流差值的绝对值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S310。
所述控制单元104，具体还被配置为确定所述电流差值的绝对值是否在设定误差范围内。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S320。
所述控制单元104，具体还被配置为若所述电流差值的绝对值在所述设定误差范围内，则将所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，并维持所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S330。
所述控制单元104，具体还被配置为若所述电流差值的绝对值不在所述设定误差范围内，则对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，并将所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S340。
如图8所示，磁悬浮轴承的电流控制装置中控制拟合电流的过程，还包括：
步骤7、比较多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In是否相等，或者比较多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In的差值在误差允许范围内：若是则执行步骤8，否则执行步骤9。
步骤8、如果多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In相等，或者多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In的差值在误差允许范围内，则可不对本组数据(即与多组给定参考电流Inref对应的的占空比Dn、以及对应的实际输出电流In)进行参数拟合，控制器运行仍然采用上次拟合的参数组Am。
步骤9、如果多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In不相等，或者多组给定参考电流Inref和磁悬浮轴承的轴承线圈中对应的实际输出电流In的差值不在误差允许范围内，则MCU将对本组数据(即与多组给定参考电流Inref对应的的占空比Dn、以及对应的实际输出电流In)进行拟合计算，拟合装置可以采用行列式变换方式，得出曲线对应的参数组An。并将本次拟合的参数组An写入EEPROM中，覆盖上次拟合的参数组Am。控制器运行中使用新拟合的曲线(即本次拟合的参数组An)进行电流控制。
在一些实施方式中，所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系中，控制参数与实际输出电流之间的对应关系，为曲线。
所述控制单元104，在所述电流差值的绝对值不在所述设定误差范围的情况下，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，包括：所述控制单元104，具体还被配置为对所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数、以及所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数工作时的当前输出电流，进行n次曲线拟合，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。当然，具体地，可以采用采用行列式变换方式，对所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数、以及所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数工作时的当前输出电流，进行n次曲线拟合，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
如图8所示，磁悬浮轴承的电流控制装置中控制拟合电流的过程，还包括：
其中，给定数量n的取值与曲线拟合方式有关，具体如下：
Figure BDA0003621422340000201
其中，n为需要采集的数据次数，Dn为实际输出的PWM占空比，In为磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流，a、b、c、k均为计算系数。Dn为大于0％、且小于100％的百分数。各数据与实际设计的电磁线圈有关，线圈匝数不同，各数据对应的参数范围不一样。
理论上，该装置的曲线拟合函数阶次不受限制。仿真过程中，已验证PWM占空比和磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流可线性拟合。需要采集的数据次数n不同，实际采集的实验数据，进行二次曲线拟合即可满足控制需要，在进行四次曲线拟合时曲线能够完全与采集数据匹配，拟合高阶函数可能存在一定的难度。在进行曲线拟合过程中可以均衡运算难度和拟合精度。
所述控制单元104，还被配置为按所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，控制所述电流环工作。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S160。
本发明的方案，通过对电流环的控制进行算法上的优化，采用PWM占空比和电流拟合曲线(即控制芯片输出的占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间拟合曲线)进行电流环控制，解决了采用PID控制策略对电流环进行调控时算法计算滞后问题，提高了电流响应速度，避免了采用PID控制策略对电流环进行调控时，由于PID控制策略的积分环节和微分环节会产生延时而使电流响应速度减小进而对电流带宽的限制，可有效提高磁悬浮轴承承受外部冲击的能力，提高了磁悬浮轴承系统的稳定性。同时，本发明的方案，采取了PWM占空比对应的电流曲线拟合装置，替代PID控制算法，解决了PID算法中需要参数整定(如PID控制策略的积分环节和微分环节的代数累加过程)的问题，因而也简化了对电流环的控制过程。
本发明的方案，适用于磁悬浮轴承控制中的所有自由度方向轴承线圈，如：磁悬浮控制中有五个控制自由度，可以用这装置控制其中一个自由度，也可以用于控制五个自由度，或者其他五个自由度以内的几个自由度。
本发明的方案，可以在控制器(如磁悬浮轴承系统的控制器)得电之后进行预检测，并拟合出PWM占空比-电流曲线(即PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系曲线)。磁悬浮轴承系统，配有EEPROM存储记忆功能，可以自动将拟合得到的PWM占空比-电流曲线存储至EEPROM。在磁悬浮轴承系统中，在电流环控制中直接使用线性拟合算法(如PWM占空比-电流曲线)输出对应的电流(即磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流)，这样，可替代PID控制策略，省略PID运算(即舍弃PID控制策略)，并满足对电流环进行控制的需要，可提高电流响应速度，有效提高磁悬浮轴承承受外部冲击的能力，能够提高磁悬浮轴承系统的稳定性。
由于本实施例的装置所实现的处理及功能基本相应于前述方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过在磁悬浮轴承系统的控制器上电后，根据给定参考电流控制磁悬浮轴承系统的电流环，在控制器输出的PWM占空比在设定的限幅内的情况下，确定磁悬浮轴承的轴承线圈实际电流与给定参考电流是否相同或相近，若相同或相近则根据预存的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，若不相同或不相近则重新给定一组给定参考电流，并重新确定PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系，进而根据重新确定的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，直接对电流环进行线性控制，提高了电流响应速度。
根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮轴承系统的控制装置的一种磁悬浮轴承系统。该磁悬浮轴承系统可以包括：以上所述的磁悬浮轴承系统的控制装置。
由于本实施例的磁悬浮轴承系统所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过在磁悬浮轴承系统的控制器上电后，根据给定参考电流控制磁悬浮轴承系统的电流环，在控制器输出的PWM占空比在设定的限幅内的情况下，确定磁悬浮轴承的轴承线圈实际电流与给定参考电流是否相同或相近，若相同或相近则根据预存的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，若不相同或不相近则重新给定一组给定参考电流，并重新确定PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系，进而根据重新确定的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，可提高电流响应速度，有效提高磁悬浮轴承承受外部冲击的能力，能够提高磁悬浮轴承系统的稳定性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮轴承系统的控制方法的一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的磁悬浮轴承系统的控制方法。
由于本实施例的存储介质所实现的处理及功能基本相应于前述方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本发明的技术方案，通过在磁悬浮轴承系统的控制器上电后，根据给定参考电流控制磁悬浮轴承系统的电流环，在控制器输出的PWM占空比在设定的限幅内的情况下，确定磁悬浮轴承的轴承线圈实际电流与给定参考电流是否相同或相近，若相同或相近则根据预存的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，若不相同或不相近则重新给定一组给定参考电流，并重新确定PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系，进而根据重新确定的PWM占空比与磁悬浮轴承的轴承线圈实际输出电流之间的关系对电流环进行控制，舍弃电流环中PID电流控制环节，简化了对电流环的控制过程。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
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 (12)

1.一种磁悬浮轴承系统的控制方法，其特征在于，包括：
获取预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；其中，所述控制参数，是所述磁悬浮轴承系统的电流环中用于确定所述磁悬浮轴承的轴承线圈的控制电流的参数；所述实际输出电流，是在所述轴承线圈按所述控制电流工作的情况下，所述轴承线圈的输出电流；
获取参考电流组；所述参考电流组，包含n个给定参考电流，n为大于或等于2的正整数；
根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作；
在所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作的情况下，获取所述轴承线圈的当前输出电流；
根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；
按所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，控制所述电流环工作。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承系统的控制方法，其特征在于，所述控制参数，包括：PWM占空比；
根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作，包括：
根据所述参考电流组，确定PWM占空比组；所述PWM占空比组，包含n个PWM占空比；所述PWM占空比组中的一个PWM占空比，是根据所述参考电流组中的一个给定参考电流确定得到的对应PWM占空比；
确定所述PWM占空比组中每个PWM占空比是否在设定占空比范围内；
若所述PWM占空比组中的所有PWM占空比中有PWM占空比在所述设定占空比范围内，则基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作；
若所述PWM占空比组中的所有PWM占空比中有PWM占空比不在所述设定占空比范围内，则调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比。
3.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承系统的控制方法，其特征在于，调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比，包括：
调整所述参考电流组中与所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比对应的参考电流，以使调整后的该PWM占空比在所述设定占空比范围内，进而基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁悬浮轴承系统的控制方法，其特征在于，根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，包括：
确定根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流的电流差值的绝对值；
确定所述电流差值的绝对值是否在设定误差范围内；
若所述电流差值的绝对值在所述设定误差范围内，则将所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；
若所述电流差值的绝对值不在所述设定误差范围内，则对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，并将所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
5.根据权利要求4所述的磁悬浮轴承系统的控制方法，其特征在于，所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系中，控制参数与实际输出电流之间的对应关系，为曲线；
对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，包括：
对所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数、以及所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数工作时的当前输出电流，进行n次曲线拟合，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
6.一种磁悬浮轴承系统的控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，被配置为获取预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；其中，所述控制参数，是所述磁悬浮轴承系统的电流环中用于确定所述磁悬浮轴承的轴承线圈的控制电流的参数；所述实际输出电流，是在所述轴承线圈按所述控制电流工作的情况下，所述轴承线圈的输出电流；
所述获取单元，还被配置为获取参考电流组；所述参考电流组，包含n个给定参考电流，n为大于或等于2的正整数；
控制单元，被配置为根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作；
所述获取单元，还被配置为在所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作的情况下，获取所述轴承线圈的当前输出电流；
所述控制单元，还被配置为根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；
所述控制单元，还被配置为按所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，控制所述电流环工作。
7.根据权利要求6所述的磁悬浮轴承系统的控制装置，其特征在于，所述控制参数，包括：PWM占空比；
所述控制单元，根据所述参考电流组中的参考电流，控制所述轴承线圈工作，包括：
根据所述参考电流组，确定PWM占空比组；所述PWM占空比组，包含n个PWM占空比；所述PWM占空比组中的一个PWM占空比，是根据所述参考电流组中的一个给定参考电流确定得到的对应PWM占空比；
确定所述PWM占空比组中每个PWM占空比是否在设定占空比范围内；
若所述PWM占空比组中的所有PWM占空比中有PWM占空比在所述设定占空比范围内，则基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作；
若所述PWM占空比组中的所有PWM占空比中有PWM占空比不在所述设定占空比范围内，则调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比。
8.根据权利要求7所述的磁悬浮轴承系统的控制装置，其特征在于，所述控制单元，调整所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比，包括：
调整所述参考电流组中与所述PWM占空比组中不在所述设定占空比范围内的PWM占空比对应的参考电流，以使调整后的该PWM占空比在所述设定占空比范围内，进而基于所述PWM占空比组中在所述设定占空比范围内的PWM占空比，控制所述轴承线圈工作，以使所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流工作。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的磁悬浮轴承系统的控制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，包括：
确定根据所述参考电流组中的参考电流、以及所述轴承线圈的当前输出电流的电流差值的绝对值；
确定所述电流差值的绝对值是否在设定误差范围内；
若所述电流差值的绝对值在所述设定误差范围内，则将所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系；
若所述电流差值的绝对值不在所述设定误差范围内，则对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，并将所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系，作为新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
10.根据权利要求9所述的磁悬浮轴承系统的控制装置，其特征在于，所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系、所述新的预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系中，控制参数与实际输出电流之间的对应关系，为曲线；
所述控制单元，对所述预存的控制参数与实际输出电流之间的对应关系进行更新，包括：
对所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数、以及所述轴承线圈按所述参考电流组中的参考电流确定的所述控制参数工作时的当前输出电流，进行n次曲线拟合，得到当前的控制参数与实际输出电流之间的对应关系。
11.一种磁悬浮轴承系统，其特征在于，包括：如权利要求6至10中任一项所述的磁悬浮轴承系统的控制装置。
12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至5中任一项所述的磁悬浮轴承系统的控制方法。
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