CN114776709B - 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DC‑DC电源的当前直流电压值、以及电流环的当前输入电流参考值和当前输出电流值；在根据当前直流电压值确定DC‑DC电源实际输出的直流电压值已发生改变时，根据当前输入电流参考值和当前输出电流值确定电流环的跟随性能已变差时，对PI调节器的PI控制参数进行预估，得到PI调节器的当前PI控制参数估计值；使PI调节器按当前PI控制参数估计值，基于当前输入电流参考值对当前输出电流值进行调节。该方案，通过根据DC‑DC开关电源的输出电压值和电流环的跟随性能，对PI控制参数进行调节，以保证电流环的跟随性能。

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。
背景技术
磁悬浮轴承控制系统(即磁悬浮轴承系统的控制系统)，包括内环的电流环和外环的位移环。对于磁悬浮轴承控制系统而言，磁悬浮轴承控制系统对电流环的跟随性能要求较高。一旦，磁悬浮轴承控制系统对电流环的跟随性能降低，则会直接导致整个磁悬浮轴承系统的性能下降，严重时甚至会降低磁悬浮轴承系统中离心式压缩机的可靠性。
而当磁悬浮轴承控制系统的电流环中DC-DC开关电源的输出电压值发生改变时，DC-DC开关电源为电流环中驱动桥路所提供的直流电源电压Uin也会随之改变，此时可能导致电流环的输出电流值发生变化，即改变电流环跟随性能。可见，磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值变化，会影响磁悬浮轴承控制系统的可靠性。
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，以解决磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值变化，会影响磁悬浮轴承控制系统的可靠性的问题，达到通过根据电流环中DC-DC开关电源的输出电压值、以及电流环的跟随性能，对电流环中PI控制参数进行调节，以保证电流环的跟随性能，进而保证磁悬浮轴承控制系统的可靠性的效果。
本发明提供一种磁悬浮轴承系统的控制方法中，所述磁悬浮轴承系统的控制系统，具有电流环；所述电流环，具有DC-DC电源和PI调节器；所述磁悬浮轴承系统的控制方法，包括：获取所述DC-DC电源实际输出的直流电压值，记为当前直流电压值；获取所述电流环实际输入的电流参考值，记为当前输入电流参考值；以及，获取所述电流环中磁悬浮轴承线圈实际输出的电流，记为当前输出电流值；根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变；若确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变的情况下，则根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差；若确定所述电流环的跟随性能已变差，则对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，记为当前PI控制参数估计值；在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节。
在一些实施方式中，根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变，包括：确定所述当前直流电压值是否在设定电压的允许波动范围内；若所述当前直流电压值不在所述设定电压的允许波动范围内，则确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变。
在一些实施方式中，根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，包括：确定所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值之间差值的绝对值，记为当前电流差值绝对值；确定所述当前电流差值绝对值是否大于设定电流阈值；若所述当前电流差值绝对值大于所述设定电流阈值，则确定所述电流环的跟随性能已变差。
在一些实施方式中，对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，包括：确定所述DC-DC电源设定输出的直流电压值，记为参考直流电压值；并确定所述PI调节器的PI控制参数的参考值；所述PI调节器的PI控制参数的参考值，包括：比例控制参数参考值，以及积分控制参数参考值；根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值，确定所述电流环的参考控制参数；所述电流环的参考控制参数，所述电流环的阻尼比和所述自然角频率中的至少之一；根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数，确定与所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数对应的比例控制参数，作为所述PI调节器的当前比例控制参数估计值；根据所述比例控制参数参考值、以及所述积分控制参数参考值之间的对应关系，基于所述PI调节器的当前比例控制参数估计值，确定与所述PI调节器的当前比例控制参数估计值对应的积分控制参数，作为所述PI调节器的当前积分控制参数估计值；其中，所述PI调节器的当前比例控制参数估计值、以及所述PI调节器的当前积分控制参数估计值，构成所述PI调节器的当前PI控制参数估计值。
在一些实施方式中，在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节，包括：将所述当前PI控制参数估计值，更新至所述PI调节器，以使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节；根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差；若确定所述电流环的跟随性能未变差，则使所述PI调节器维持当前控制方式；若确定所述电流环的跟随性能已变差，则在设定微调范围内，对所述PI调节器的当前PI控制参数估计值进行微调，得到所述PI调节器的当前PI控制参数估计值的微调值，记为当前PI控制参数微调值；在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数微调值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节；之后，继续根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，直至所述电流环的跟随性能未变差。
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中，所述磁悬浮轴承系统的控制系统，具有电流环；所述电流环，具有DC-DC电源和PI调节器；所述磁悬浮轴承系统的控制装置，包括：获取单元，被配置为获取所述DC-DC电源实际输出的直流电压值，记为当前直流电压值；获取所述电流环实际输入的电流参考值，记为当前输入电流参考值；以及，获取所述电流环中磁悬浮轴承线圈实际输出的电流，记为当前输出电流值；控制单元，被配置为根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变；所述控制单元，还被配置为若确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变的情况下，则根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差；所述控制单元，还被配置为若确定所述电流环的跟随性能已变差，则对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，记为当前PI控制参数估计值；所述控制单元，还被配置为在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变，包括：确定所述当前直流电压值是否在设定电压的允许波动范围内；若所述当前直流电压值不在所述设定电压的允许波动范围内，则确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，包括：确定所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值之间差值的绝对值，记为当前电流差值绝对值；确定所述当前电流差值绝对值是否大于设定电流阈值；若所述当前电流差值绝对值大于所述设定电流阈值，则确定所述电流环的跟随性能已变差。
在一些实施方式中，所述控制单元，对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，包括：确定所述DC-DC电源设定输出的直流电压值，记为参考直流电压值；并确定所述PI调节器的PI控制参数的参考值；所述PI调节器的PI控制参数的参考值，包括：比例控制参数参考值，以及积分控制参数参考值；根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值，确定所述电流环的参考控制参数；所述电流环的参考控制参数，所述电流环的阻尼比和所述自然角频率中的至少之一；根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数，确定与所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数对应的比例控制参数，作为所述PI调节器的当前比例控制参数估计值；根据所述比例控制参数参考值、以及所述积分控制参数参考值之间的对应关系，基于所述PI调节器的当前比例控制参数估计值，确定与所述PI调节器的当前比例控制参数估计值对应的积分控制参数，作为所述PI调节器的当前积分控制参数估计值；其中，所述PI调节器的当前比例控制参数估计值、以及所述PI调节器的当前积分控制参数估计值，构成所述PI调节器的当前PI控制参数估计值。
在一些实施方式中，所述控制单元，在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节，包括：将所述当前PI控制参数估计值，更新至所述PI调节器，以使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节；根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差；若确定所述电流环的跟随性能未变差，则使所述PI调节器维持当前控制方式；若确定所述电流环的跟随性能已变差，则在设定微调范围内，对所述PI调节器的当前PI控制参数估计值进行微调，得到所述PI调节器的当前PI控制参数估计值的微调值，记为当前PI控制参数微调值；在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数微调值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节；之后，继续根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，直至所述电流环的跟随性能未变差。
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，通过监测磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值、以及磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能，并在磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值改变、且磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能变差的情况下，及时对磁悬浮轴承控制系统电流环中PI调节器的PI控制参数进行调节，直至电流环输出的线圈电流值完全跟随上输入电流参考值，从而，通过根据电流环中DC-DC开关电源的输出电压值、以及电流环的跟随性能，对电流环中PI控制参数进行调节，以保证电流环的跟随性能，进而保证磁悬浮轴承控制系统的可靠性。
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为相关方案中磁悬浮轴承控制系统的电流环的控制结构示意图；
图2为相关方案中磁悬浮轴承控制系统的电流环的等效数学模型的结构示意图；
图3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4为本发明的方法中确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变的一实施例的流程示意图；
图5为本发明的方法中确定所述电流环的跟随性能是否已变差的一实施例的流程示意图；
图6为本发明的方法中对所述PI调节器的PI控制参数进行预估的一实施例的流程示意图；
图7为本发明的方法中使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值对所述电流环的当前输出电流值进行调节的一实施例的流程示意图；
图8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9为本发明的磁悬浮轴承控制系统的电流环的一实施例的控制结构示意图；
图10为本发明的磁悬浮轴承控制系统中硬件检测模块的一实施例的检测逻辑示意图；
图11为本发明的磁悬浮轴承控制系统中控制器参数估计模块的一实施例的控制流程示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
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。
磁悬浮轴承控制系统的内环(即电流环)，作为一个电流跟随系统，是由PI调节器(即比例积分控制器)、脉宽调制器、驱动桥路、电流传感器等部件组成。图1为相关方案中磁悬浮轴承控制系统的电流环的控制结构示意图。如图1所示，磁悬浮轴承控制系统的电流环，包括：比较器、PI调节器、PWM发生器、驱动桥路、电流传感器和DC-DC电源(即DC-DC开关电源)。驱动桥路，包括：开关管Q1、开关管Q2、二极管D1和二极管D2。
其中，输入电流参考值Iref输入至比较器的同相输入端，电流传感器将采集到的磁悬浮轴承线圈的电流Iout输入至比较器的反相输入端。比较器的输出端，经PI调节器、PWM发生器后，分别输入至开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极。DC-DC电源输出直流电压值Uin，该直流电压值Uin作为直流电源，该直流电源的正极，连接至开关管Q1的漏极、以及二极管D2的阴极。该直流电源的负极，连接至二极管D1的阳极、以及开关管Q2的源极。开关管Q1的源极接二极管D1的阴极，二极管D2的阳极接开关管Q2的漏极。二极管D1的阴极接磁悬浮轴承线圈的第一端，二极管D2的阳极接磁悬浮轴承线圈的第二端。电流传感器自磁悬浮轴承线圈的第二端，采集磁悬浮轴承线圈的电流Iout。
参见图1所示的例子，作为电流环的重要组成部分之一，驱动桥路依据脉宽调制器产生的PWM信号(即脉冲宽度调制信号)驱动桥路中开关管Q1和开关管Q2的开断，进而实现对磁悬浮轴承线圈的电流的控制。此外，为产生所需的线圈电流，驱动桥路还需要在线圈两端加载一定的直流电源电压Uin，直流电源电压Uin一般是由DC-DC开关电源提供。
图2为相关方案中磁悬浮轴承控制系统的电流环的等效数学模型的结构示意图。如图2所示，在磁悬浮轴承控制系统的电流环的等效数学模型中，输入电流参考值Iref输入至比较器的同相输入端，电流传感器将采集到的磁悬浮轴承线圈的电流Iout输入至比较器的反相输入端。比较器的输出端，经PI调节器，输出第一调节电压uc(-1≤uc≤1)。依次经
Figure BDA0003634881990000081
环节和/>
Figure BDA0003634881990000082
环节后，输出磁悬浮轴承线圈的电流Iout。
其中，Uin为直流电源电压，Ts为功放开关周期，s为拉普拉斯算子，r为线圈电阻，L为线圈电感。
Figure BDA0003634881990000083
是等效的轴承线圈电压有效值的传递函数表达式，/>
Figure BDA0003634881990000084
是轴承线圈的传感函数表达式。
如图2可知，磁悬浮轴承控制系统电流环的输出电流(即磁悬浮轴承线圈的电流Iout)，受PI调节器参数与直流电源电压Uin控制。当PI调节器的参数固定时，直流电源电压Uin的大小将直接影响电流环输出电流值。而当DC-DC开关电源输出电压值发生改变时，直流电源电压Uin也会随之改变，此时可能导致电流环的输出电流值发生变化，即改变电流环跟随性能。然而实际应用中，DC-DC开关电源的输出电压值常常受环境、电磁干扰等外界因素的影响，并不是一成不变的。
对于磁悬浮轴承控制系统而言，其对电流环的跟随性能要求又较高，若其跟随性能降低，会直接导致整个磁悬浮轴承系统的性能下降，严重时甚至会降低离心式压缩机的可靠性。因此，当DC-DC开关电源输出电压值发生改变，需采取一定的措施保证磁悬浮轴承控制系统电流环的良好跟随性能。
有关DC-DC开关电源输出电压值变化影响控制系统可靠性的问题很少有人研究，大部分考虑的均是DC-DC开关电源输出异常的情况。例如：一些方案，磁悬浮电机运行过程的保护系统及方法，在保证电网发生骤降或短暂断电情况下既能够实现变频器的正常工作，又能维持磁轴承稳定控制电机转子悬浮，进而提高控制系统的可靠性。如DC-DC开关电源发生故障时，采用电源冗余的方法用冗余电源替换掉故障开关电源，但并未考虑DC-DC开关电源无故障时但开关电源输出电压值出现大幅度波动时对磁悬浮轴承控制系统可靠性的影响的。而本发明的方案中，除了考虑DC-DC开关电源出现故障时的情况，还着重考虑了DC-DC开关电源无故障但开关电源输出电压值出现大幅度波动时对磁悬浮轴承控制系统可靠性的影响，大大提高了磁悬浮轴承控制系统的可靠性。
此外，为提高电流环的可靠性，另一些方案，采用神经网络实现无刷双馈风力发电机的控制绕组dq轴电流控制，但这种控制方法计算耗费时间较长，不便于实际应用。
至少为解决DC-DC开关电源输出电压值变化影响磁悬浮轴承控制系统可靠性的问题，保证磁悬浮轴承控制系统电流环良好的跟随性能，本发明的方案，提出一种磁悬浮轴承系统的控制方法。
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3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的控制系统，具有电流环。所述电流环，具有DC-DC电源和PI调节器。例如：图1所示的磁悬浮轴承控制系统的电流环，包括：比较器、PI调节器、PWM发生器、驱动桥路、电流传感器和DC-DC电源(即DC-DC开关电源)。
所述磁悬浮轴承系统的控制方法，包括：步骤S110至步骤S150。
在步骤S110处，获取所述DC-DC电源实际输出的直流电压值，记为当前直流电压值，如DC-DC开关电源在当前时刻输出的直流电压值Uin。获取所述电流环实际输入的电流参考值，记为当前输入电流参考值，如当前时刻电流环的输入电流参考值Iref。以及，获取所述电流环中磁悬浮轴承线圈实际输出的电流，记为当前输出电流值，如当前时刻的输出电流值Iout(即磁悬浮轴承线圈的电流Iout)。
在步骤S120处，根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变。
在一些实施方式中，步骤S120中根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图4所示本发明的方法中确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S120中确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变的具体过程，包括：步骤S210和步骤S220。
步骤S210，确定所述当前直流电压值是否在设定电压的允许波动范围内。
步骤S220，若所述当前直流电压值不在所述设定电压的允许波动范围内，则确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变。
图9为本发明的磁悬浮轴承控制系统的电流环的一实施例的控制结构示意图。如图9所示，本发明的磁悬浮轴承控制系统的电流环，除了包括图1所示的比较器、PI调节器、PWM发生器、驱动桥路、电流传感器和DC-DC电源(即DC-DC开关电源)之外，还包括：存储模块、硬件检测模块、可控开关K、以及控制器参数估计模块。DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin、磁悬浮轴承线圈的电流Iout、以及输入电流参考值Iref，被存入存储模块。存储模块，还能够连接至硬件检测模块。硬件检测模块，能够通过可控开关K，连接至控制器参数估计模块。控制器参数估计模块，能够输出PI控制参数中的比例控制参数P和积分控制参数I至PI调节器。
结合图2所示的例子，在磁悬浮轴承控制系统电流环的等效数学模型框图中，PI调节器输入至电磁铁线圈的传递函数Gp为：
Figure BDA0003634881990000101
式中，iL为线圈电流。uc为调制波电压，即PI调节器(即PI调节器)输出电压。s为拉普拉斯算子，Uin为直流电压值，Ut为三角载波，Uc为调制波幅值，r为线圈电阻，L为线圈电感。
由式(1)可知，当直流电压值Uin变化时，输出电流值Iout也会随之改变。为避免在DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin改变时，出现磁轴承控制系统电流环跟随性能下降、系统可靠性降低的情况，本发明在方案在图1所示的磁轴承电流环控制系统的基础上，添加了存储模块、硬件检测模块、可控开关K与控制器参数估计模块，如图9所示。
其中，存储模块每隔设定时间t(如设定时间t为0.1ms)存储一组系统当前时刻的直流电压值Uin、线圈输入电流Iref与线圈输出电流Iout，并在下一时刻用当前时刻获取的直流电压值Uin、线圈输入电流Iref与线圈输出电流Iout覆盖掉前一时刻存储的数据，如此重复更新直流电压值Uin、线圈输入电流Iref与线圈输出电流Iout的值。
在图9所示的例子中，硬件检测模块，实时监测DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin，以判断DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin是否改变。
图10为本发明的磁悬浮轴承控制系统中硬件检测模块的一实施例的检测逻辑示意图。如图10所示，磁悬浮轴承控制系统中硬件检测模块的检测逻辑，包括：
步骤11、判断当前时刻DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin是否在设定电压U设定允许范围内：若是，则继续判断当前时刻DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin是否在设定电压U设定允许范围内，即在步骤11等待。否则，执行步骤12。
其中，设定电压U设定＝315V，其值是依据轴承实际控制的系统确定的，允许±5V的波动范围，也就说，设定电压U设定允许范围可以是315V～320V。当直流电压值Uin在315V～320V范围内时，表示此时的直流电压值Uin能够满足轴承控制器供电。当直流电压值Uin不在315V～320V设定范围内时，表示此时的直流电压值Uin不能够满足轴承控制器供电，电流环跟随性能可能出现下降的情况。
步骤12、确定当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout的差值的绝对值，判断当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout的差值的绝对值是否小于或等于设定值Δ：若当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout的差值的绝对值大于设定值Δ，则确定电流环跟随性能出现下降的情况。
在步骤S130处，若确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变的情况下，则根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差。
在一些实施方式中，步骤S130中根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图5所示本发明的方法中确定所述电流环的跟随性能是否已变差的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S130中确定所述电流环的跟随性能是否已变差的具体过程，包括：步骤S310至步骤S330。
步骤S310，确定所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值之间差值的绝对值，记为当前电流差值绝对值。
步骤S320，确定所述当前电流差值绝对值是否大于设定电流阈值，如确定所述当前电流差值绝对值是否小于或等于设定值Δ。
步骤S330，若所述当前电流差值绝对值大于所述设定电流阈值，则确定所述电流环的跟随性能已变差，需要对PI调节器的PI控制参数进行调节。
在图9所示的例子中，硬件检测模块，当监测到DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin改变时，则通过比较当前时刻电流环的输入电流参考值Iref与输出电流值Iout(即磁悬浮轴承线圈的电流Iout)，进而判断此时电流环的跟随性能，若两者差值的绝对值超出设定值Δ，则说明当前时刻电流环的跟随性能较差。
具体地，硬件检测模块包括检测模块与比较模块，检测模块的功能实时检测DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin是否发生改变，比较模块的功能是当检测模块检测到DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin发生改变时，则比较当前时刻的电流环输入电流参考Iref与输出电流值Iout，进而判断此时电流环的跟随性能。
在步骤S140处，若确定所述电流环的跟随性能已变差，则对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，记为当前PI控制参数估计值。
在一些实施方式中，步骤S140中对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，包括：启动预设的预估环节，如启动预设的控制器参数估计模块，以利用所述预估环节，对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值。
其中，利用所述预估环节，对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图6所示本发明的方法中对所述PI调节器的PI控制参数进行预估的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S140中对所述PI调节器的PI控制参数进行预估的具体过程，包括：步骤S410至步骤S440。
步骤S410，确定所述DC-DC电源设定输出的直流电压值，记为参考直流电压值，如该参考直流电压值可以是设定电压U设定。并确定所述PI调节器的PI控制参数的参考值。所述PI调节器的PI控制参数的参考值，是在所述电流环的跟随性能达到设定程度的情况下得出的PI控制参数的参考值。所述PI调节器的PI控制参数的参考值，包括：比例控制参数参考值，以及积分控制参数参考值。
步骤S420，根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值，确定所述电流环的参考控制参数。所述电流环的参考控制参数，所述电流环的阻尼比和所述自然角频率中的至少之一。
具体地，根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值，确定所述电流环的参考控制参数，包括：根据设定直流电压值、设定比例控制参数和设定阻尼比之间的第一对应关系，将该第一对应关系中与所述参考直流电压值相同的设定直流电压值、以及与所述比例控制参数参考值相同的设定比例控制参数对应的设定阻尼比，确定为与所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值对应的参考阻尼比，记为所述电流环的阻尼比。
以及，根据设定直流电压值、设定比例控制参数和设定自然角频率之间的第二对应关系，将该第二对应关系中与所述参考直流电压值相同的设定直流电压值、以及与所述比例控制参数参考值相同的设定比例控制参数对应的设定自然角频率，确定为与所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值对应的参考自然角频率，记为所述电流环的自然角频率。其中，设定直流电压值、设定比例控制参数、设定阻尼比和设定自然角频率之间的第一对应关系和第二对应关系，可以是公式(5)所示的关系。
步骤S430，根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数，确定与所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数对应的比例控制参数，作为所述PI调节器的当前比例控制参数估计值。
步骤S440，根据所述比例控制参数参考值、以及所述积分控制参数参考值之间的对应关系，基于所述PI调节器的当前比例控制参数估计值，确定与所述PI调节器的当前比例控制参数估计值对应的积分控制参数，作为所述PI调节器的当前积分控制参数估计值。其中，所述PI调节器的当前比例控制参数估计值、以及所述PI调节器的当前积分控制参数估计值，构成所述PI调节器的当前PI控制参数估计值。
在图9所示的例子中，若硬件检测模块监测到当前时刻电流环的跟随性能较差，需控制器参数估计模块及时进行P、I参数估计，以及时进行PI调节器参数调节，直至电流环输出的线圈电流值Iout完全跟随上输入电流参考值Iref。参见图9所示的例子，控制器参数估计模块，能够用来估计P、I参数值。
如图10所示，在步骤12中，若当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout的差值的绝对值小于或等于设定值Δ，则使可控开关K断开。若当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout的差值的绝对值大于设定值Δ，则使可控开关K闭合。其中，参见图9和图10所示的例子，可控开关K闭合后，控制器参数估计模块对PI调节器的PI控制参数进行调节。
具体地，硬件检测模块从存储模块中获取磁轴承电流环控制系统当前时刻的直流电压值Uin、线圈输入电流Iref与线圈输出电流Iout后，首先判断直流电压值Uin是否在设定电压U设定允许范围内。若此时直流电压值Uin不等于设定电压U设定允许范围时，则提示当前时刻DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin发生改变。当DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin发生改变时，硬件检测模块继续比较当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout，当两者差值的绝对值超出设定值Δ时，则说明当前时刻电流环的跟随性能较差，需及时进行PI调节器参数调节，将可控开关K闭合。若此时直流电压值Uin在设定电压U设定允许范围附近波动，则提示当前时刻DC-DC电源输出的直流电压值Uin无变化，这时将可控开关K断开，即在可控开关K原来处于断开状态的情况下仍保持可控开关处于断开状态，也无需进一步比较当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout。
图11为本发明的磁悬浮轴承控制系统中控制器参数估计模块的一实施例的控制流程示意图。如图11所示，磁悬浮轴承控制系统中控制器参数估计模块的控制流程，包括：
步骤21、判断可控开关K是否闭合(可以参见图10所示的例子)：若是，则执行步骤22。否则，则继续判断可控开关K是否闭合，即在步骤21等待。
步骤22、当可控开关K闭合后，首先在保证DC-DC电源输出的直流电压值Uin在设定电压U设定允许范围附近波动的条件下，通过实验得出磁悬浮轴承控制系统电流环跟随性能较好状态时的P、I参数，即确定P、I参数的实验值。
其中，保证DC-DC电源输出的直流电压值Uin在设定电压U设定允许范围附近波动的条件下，具体可以是：正常情况下所使用的DC-DC电源输出的直流电压值Uin就在设定电压允许范围内，在进行实验之前可以先测量下该直流电压的数值。
已知，PI调节器的传递函数GPI(s)可写成：
Figure BDA0003634881990000151
式中，
Figure BDA0003634881990000152
kp为PI调节器比例控制参数(即P参数)，ki为PI调节器积分控制参数(即I参数)，τ为积分时间常数，s为拉普拉斯算子。
因此，在不考虑电流采样延时的情况下，电流环的开环传递函数G0(s)为：
Figure BDA0003634881990000153
式中，Uin为直流电压值，kp为PI调节器比例控制参数(即P参数)，s为拉普拉斯算子，τ为积分时间常数，r为线圈电阻，L为线圈电感，Ts为功放开关周期。将电流环的校正为典型I型系统，即令
Figure BDA0003634881990000154
可得校正后电流环的开环传递函数G'0(s)为：
Figure BDA0003634881990000155
/>
其中，典型I型系统是惯性环节，传递函数表达式为：
Figure BDA0003634881990000156
校正后电流环的开环传递函数G'0(s)与二阶系统对比系数后，可得阻尼比ξ和自然角频率wn分别为：
Figure BDA0003634881990000161
由式(5)可知，阻尼比ξ和自然角频率wn是由比例控制参数kp、直流电压值Uin、线圈电感L、以及功放开关周期Ts决定的。而对于一个固定的磁悬浮轴承控制系统来说，功放开关周期Ts、线圈电感L是已知且恒定的。因此，已知比例控制参数kp(可以是通过实验得到的比例控制参数的初始值)与直流电压值Uin，即可求得磁悬浮轴承控制系统的阻尼比ξ和自然角频率wn。
其中，典型二阶系统的传递函数为：
Figure BDA0003634881990000162
将校正后电流环的开环传递函数与典型二级系统传递函数结构进行对比，得出阻尼比ξ与自然角频率wn。
通过以上公式的推算，最终可得出PI调节器参数与系统阻尼比ε、自然角频率wn之间的数学表达式，进而可依据该公式进行P、I参数值实时估计。
基于P、I参数的实验值，以及初始设定的DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin，依据公式(5)求出磁悬浮轴承控制系统的阻尼比ξ和自然角频率wn，并将结果记录下来。
在步骤S150处，在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节，以使得所述电流环的当前输出电流值完全跟随上所述电流环的当前输入电流参考值。
本发明的方案提供的一种磁悬浮轴承系统的控制方法，通过实时监测DC-DC开关电源的输出电压值，若监测到DC-DC开关电源的输出电压值改变、且磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能较差时，则及时进行P、I参数估计，直至电流环输出的线圈电流值Iout完全跟随上输入电流参考值Iref，进而保证磁悬浮轴承控制系统电流环良好的跟随性能。
在一些实施方式中，步骤S150中在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图7所示本发明的方法中使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值对所述电流环的当前输出电流值进行调节的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S150中使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值对所述电流环的当前输出电流值进行调节的具体过程，包括：步骤S510至步骤S550。
步骤S510，将所述当前PI控制参数估计值，更新至所述PI调节器，以使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节，以利用所述当前PI控制参数估计值更新所述PI调节器的原PI控制参数(如PI调节器的PI控制参数的参考值)。
步骤S520，根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差。
步骤S530，若确定所述电流环的跟随性能未变差，则使所述PI调节器维持当前控制方式，如在使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节的情况下，继续使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节。在使所述PI调节器按所述当前PI控制参数微调值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节的情况下，继续使所述PI调节器按所述当前PI控制参数微调值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节。
步骤S540，若确定所述电流环的跟随性能已变差，则在设定微调范围内，对所述PI调节器的当前PI控制参数估计值进行微调，得到所述PI调节器的当前PI控制参数估计值的微调值，记为当前PI控制参数微调值。
步骤S550，在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数微调值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节。之后，继续根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，直至所述电流环的跟随性能未变差，即直至所述电流环的当前输出电流值完全跟随上所述电流环的当前输入电流参考值。
如图11所示，磁悬浮轴承控制系统中控制器参数估计模块的控制流程，还包括：
步骤23、依据当前时刻的DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin，求得PI调节器参数中的比例控制参数P的估计值和积分控制参数I的估计值。
依据存储模块记录的当前时刻的DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin，以及与磁悬浮轴承控制系统的阻尼比ξ和自然角频率wn，求得PI调节器参数中比例控制参数kp的估计值。
进而，根据积分时间常数τ，通过
Figure BDA0003634881990000181
求得PI调节器参数中积分控制参数ki的估计值。
如图11所示，磁悬浮轴承控制系统中控制器参数估计模块的控制流程，还包括：
步骤24、将比例控制参数kp的估计值、以及积分控制参数ki的估计值更新至PI调节器。
步骤25、观测此时电流环输出电流值Iout，确定电流环跟随性能是否较好，之后执行步骤26。
步骤26、若得出电流环跟随性能较好，则不再进行控制器参数估计。若电流环跟随性能较差时，需微调比例控制参数kp的估计值、以及积分控制参数ki的估计值，之后返回继续执行步骤24。
其中，微调比例控制参数kp的估计值、以及积分控制参数ki的估计值，具体是以微调比例控制参数kp的估计值、以及积分控制参数ki的估计值为基准，在设定微调范围内对微调比例控制参数kp的估计值、以及积分控制参数ki的估计值进行调节。
例如：可以按照公式kp＝kp±Δ进行微调：Δ表示步长。可以取步长Δ为0.01，当然，该步长Δ可根据实际调节效果进行更改。其中，增加或减少的方向，需要按照实际调节效果进行改变，若此时kp＝kp+Δ而电流环的跟随性能比上一时刻还差，则表明增加或减少的方向取反了，应取kp＝kp-Δ。
这样，重复执行步骤24、步骤25、步骤26，直至电流环输出的线圈电流值Iout完全跟随上输入电流参考值Iref。
通过实时调节PI调节器参数来改变电流环的输出电流值Iout，从而改变电流环的跟随性能，避免了因DC-DC电源输出的直流电压值Uin变化时，出现磁轴承控制系统电流环跟随性能下降的现象，进而提高了磁悬浮轴承控制系统的可靠性。
本发明的方案中，PI调节器参数仅以简化后的二阶系统线性方程式来实时估计，同样适用于用其他控制算法(如参数自调节、模糊控制等)来实时估计PI调节器参数的情况。
在本发明的方案中，当硬件检测模块监测到DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin改变时，则通过比较当前时刻的电流环输入电流参考Iref与输出电流值Iout(即磁悬浮轴承线圈的电流Iout)，进而判断此时电流环的跟随性能。当比较二者差值的绝对值超出设定值Δ时，则说明当前时刻电流环的跟随性能较差，需控制器参数估计模块及时进行P、I参数估计，直至电流环输出的线圈电流值完全跟随上输入电流参考值。
其中，设定值Δ可以取为0.05A～0.2A，优选地可以取0.05A、0.1A、0.2A等，具体由实际的磁悬浮轴承控制系统确定。根据磁悬浮轴承所应用的场合不同，其结构参数也不同，所需要的控制性能要求即不同。因此，要根据当前所采用的磁悬浮轴承结构来确定其控制系统。取值不同，电流环的跟随性能也不一样。取值越小，代表电流环输出电流越能够无静差地跟随其输入电流值。但取值越小，对PI调节器的控制参数要求就越严格，因此这个取值可根据实际电流环跟随性能要求进行选取。
这样，通过实时监测DC-DC开关电源输出电压值Uin与电流环输出线圈电流值Iout，解决因DC-DC开关电源输出的直流电压值改变导致磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能较差的现象，保证了磁悬浮轴承控制系统的控制性能，提高了磁悬浮轴承系统的可靠性。
采用本实施例的技术方案，通过监测磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值、以及磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能，并在磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值改变、且磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能变差的情况下，及时对磁悬浮轴承控制系统电流环中PI调节器的PI控制参数进行调节，直至电流环输出的线圈电流值完全跟随上输入电流参考值，从而，通过根据电流环中DC-DC开关电源的输出电压值、以及电流环的跟随性能，对电流环中PI控制参数进行调节，以保证电流环的跟随性能，进而保证磁悬浮轴承控制系统的可靠性。
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8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的控制系统，具有电流环。所述电流环，具有DC-DC电源和PI调节器。例如：图1所示的磁悬浮轴承控制系统的电流环，包括：比较器、PI调节器、PWM发生器、驱动桥路、电流传感器和DC-DC电源(即DC-DC开关电源)。
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，被配置为获取所述DC-DC电源实际输出的直流电压值，记为当前直流电压值，如DC-DC开关电源在当前时刻输出的直流电压值Uin。获取所述电流环实际输入的电流参考值，记为当前输入电流参考值，如当前时刻电流环的输入电流参考值Iref。以及，获取所述电流环中磁悬浮轴承线圈实际输出的电流，记为当前输出电流值，如当前时刻的输出电流值Iout(即磁悬浮轴承线圈的电流Iout)。该获取单元102的具体功能及处理参见步骤S110。
控制单元104，被配置为根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变。该控制单元104的具体功能及处理参见步骤S120。
在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为确定所述当前直流电压值是否在设定电压的允许波动范围内。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，具体还被配置为若所述当前直流电压值不在所述设定电压的允许波动范围内，则确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S220。
图9为本发明的磁悬浮轴承控制系统的电流环的一实施例的控制结构示意图。如图9所示，本发明的磁悬浮轴承控制系统的电流环，除了包括图1所示的比较器、PI调节器、PWM发生器、驱动桥路、电流传感器和DC-DC电源(即DC-DC开关电源)之外，还包括：存储模块、硬件检测模块、可控开关K、以及控制器参数估计模块。DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin、磁悬浮轴承线圈的电流Iout、以及输入电流参考值Iref，被存入存储模块。存储模块，还能够连接至硬件检测模块。硬件检测模块，能够通过可控开关K，连接至控制器参数估计模块。控制器参数估计模块，能够输出PI控制参数中的比例控制参数P和积分控制参数I至PI调节器。
结合图2所示的例子，在磁悬浮轴承控制系统电流环的等效数学模型框图中，PI调节器输入至电磁铁线圈的传递函数Gp为：
Figure BDA0003634881990000211
式中，iL为线圈电流。uc为调制波电压，即PI调节器(即PI调节器)输出电压。s为拉普拉斯算子，Uin为直流电压值，Ut为三角载波，Uc为调制波幅值，r为线圈电阻，L为线圈电感。
由式(1)可知，当直流电压值Uin变化时，输出电流值Iout也会随之改变。为避免在DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin改变时，出现磁轴承控制系统电流环跟随性能下降、系统可靠性降低的情况，本发明在方案在图1所示的磁轴承电流环控制系统的基础上，添加了存储模块、硬件检测模块、可控开关K与控制器参数估计模块，如图9所示。
其中，存储模块每隔设定时间t(如设定时间t为0.1ms)存储一组系统当前时刻的直流电压值Uin、线圈输入电流Iref与线圈输出电流Iout，并在下一时刻用当前时刻获取的直流电压值Uin、线圈输入电流Iref与线圈输出电流Iout覆盖掉前一时刻存储的数据，如此重复更新直流电压值Uin、线圈输入电流Iref与线圈输出电流Iout的值。
在图9所示的例子中，硬件检测模块，实时监测DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin，以判断DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin是否改变。
图10为本发明的磁悬浮轴承控制系统中硬件检测模块的一实施例的检测逻辑示意图。如图10所示，磁悬浮轴承控制系统中硬件检测模块的检测逻辑，包括：
步骤11、判断当前时刻DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin是否在设定电压U设定允许范围内：若是，则继续判断当前时刻DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin是否在设定电压U设定允许范围内，即在步骤11等待。否则，执行步骤12。
其中，设定电压U设定＝315V，其值是依据轴承实际控制的系统确定的，允许±5V的波动范围，也就说，设定电压U设定允许范围可以是315V～320V。当直流电压值Uin在315V～320V范围内时，表示此时的直流电压值Uin能够满足轴承控制器供电。当直流电压值Uin不在315V～320V设定范围内时，表示此时的直流电压值Uin不能够满足轴承控制器供电，电流环跟随性能可能出现下降的情况。
步骤12、确定当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout的差值的绝对值，判断当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout的差值的绝对值是否小于或等于设定值Δ：若当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout的差值的绝对值大于设定值Δ，则确定电流环跟随性能出现下降的情况。
所述控制单元104，还被配置为若确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变的情况下，则根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差。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，所述控制单元104，根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为确定所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值之间差值的绝对值，记为当前电流差值绝对值。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当前电流差值绝对值是否大于设定电流阈值，如确定所述当前电流差值绝对值是否小于或等于设定值Δ。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当前电流差值绝对值大于所述设定电流阈值，则确定所述电流环的跟随性能已变差，需要对PI调节器的PI控制参数进行调节。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S330。
在图9所示的例子中，硬件检测模块，当监测到DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin改变时，则通过比较当前时刻电流环的输入电流参考值Iref与输出电流值Iout(即磁悬浮轴承线圈的电流Iout)，进而判断此时电流环的跟随性能，若两者差值的绝对值超出设定值Δ，则说明当前时刻电流环的跟随性能较差。
具体地，硬件检测模块包括检测模块与比较模块，检测模块的功能实时检测DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin是否发生改变，比较模块的功能是当检测模块检测到DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin发生改变时，则比较当前时刻的电流环输入电流参考Iref与输出电流值Iout，进而判断此时电流环的跟随性能。
所述控制单元104，还被配置为若确定所述电流环的跟随性能已变差，则对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，记为当前PI控制参数估计值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S140。
在一些实施方式中，所述控制单元104，对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，包括：所述控制单元104，具体还被配置为启动预设的预估环节，如启动预设的控制器参数估计模块，以利用所述预估环节，对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值。
其中，利用所述预估环节，对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为确定所述DC-DC电源设定输出的直流电压值，记为参考直流电压值，如该参考直流电压值可以是设定电压U设定。并确定所述PI调节器的PI控制参数的参考值。所述PI调节器的PI控制参数的参考值，是在所述电流环的跟随性能达到设定程度的情况下得出的PI控制参数的参考值。所述PI调节器的PI控制参数的参考值，包括：比例控制参数参考值，以及积分控制参数参考值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S410。
所述控制单元104，具体还被配置为根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值，确定所述电流环的参考控制参数。所述电流环的参考控制参数，所述电流环的阻尼比和所述自然角频率中的至少之一。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S420。
具体地，根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值，确定所述电流环的参考控制参数，包括：根据设定直流电压值、设定比例控制参数和设定阻尼比之间的第一对应关系，将该第一对应关系中与所述参考直流电压值相同的设定直流电压值、以及与所述比例控制参数参考值相同的设定比例控制参数对应的设定阻尼比，确定为与所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值对应的参考阻尼比，记为所述电流环的阻尼比。
以及，根据设定直流电压值、设定比例控制参数和设定自然角频率之间的第二对应关系，将该第二对应关系中与所述参考直流电压值相同的设定直流电压值、以及与所述比例控制参数参考值相同的设定比例控制参数对应的设定自然角频率，确定为与所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值对应的参考自然角频率，记为所述电流环的自然角频率。其中，设定直流电压值、设定比例控制参数、设定阻尼比和设定自然角频率之间的第一对应关系和第二对应关系，可以是公式(5)所示的关系。
所述控制单元104，具体还被配置为根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数，确定与所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数对应的比例控制参数，作为所述PI调节器的当前比例控制参数估计值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S430。
所述控制单元104，具体还被配置为根据所述比例控制参数参考值、以及所述积分控制参数参考值之间的对应关系，基于所述PI调节器的当前比例控制参数估计值，确定与所述PI调节器的当前比例控制参数估计值对应的积分控制参数，作为所述PI调节器的当前积分控制参数估计值。其中，所述PI调节器的当前比例控制参数估计值、以及所述PI调节器的当前积分控制参数估计值，构成所述PI调节器的当前PI控制参数估计值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S440。
在图9所示的例子中，若硬件检测模块监测到当前时刻电流环的跟随性能较差，需控制器参数估计模块及时进行P、I参数估计，以及时进行PI调节器参数调节，直至电流环输出的线圈电流值Iout完全跟随上输入电流参考值Iref。参见图9所示的例子，控制器参数估计模块，能够用来估计P、I参数值。
如图10所示，在步骤12中，若当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout的差值的绝对值小于或等于设定值Δ，则使可控开关K断开。若当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout的差值的绝对值大于设定值Δ，则使可控开关K闭合。其中，参见图9和图10所示的例子，可控开关K闭合后，控制器参数估计模块对PI调节器的PI控制参数进行调节。
具体地，硬件检测模块从存储模块中获取磁轴承电流环控制系统当前时刻的直流电压值Uin、线圈输入电流Iref与线圈输出电流Iout后，首先判断直流电压值Uin是否在设定电压U设定允许范围内。若此时直流电压值Uin不等于设定电压U设定允许范围时，则提示当前时刻DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin发生改变。当DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin发生改变时，硬件检测模块继续比较当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout，当两者差值的绝对值超出设定值Δ时，则说明当前时刻电流环的跟随性能较差，需及时进行PI调节器参数调节，将可控开关K闭合。若此时直流电压值Uin在设定电压U设定允许范围附近波动，则提示当前时刻DC-DC电源输出的直流电压值Uin无变化，这时将可控开关K断开，即在可控开关K原来处于断开状态的情况下仍保持可控开关处于断开状态，也无需进一步比较当前时刻的电流输入值Iref与输出值Iout。
图11为本发明的磁悬浮轴承控制系统中控制器参数估计模块的一实施例的控制流程示意图。如图11所示，磁悬浮轴承控制系统中控制器参数估计模块的控制流程，包括：
步骤21、判断可控开关K是否闭合：若是，则执行步骤22。否则，则继续判断可控开关K是否闭合，即在步骤21等待。
步骤22、当可控开关K闭合后，首先在保证DC-DC电源输出的直流电压值Uin在设定电压U设定允许范围附近波动的条件下，通过实验得出磁悬浮轴承控制系统电流环跟随性能较好状态时的P、I参数，即确定P、I参数的实验值。
已知，PI调节器的传递函数GPI(s)可写成：
Figure BDA0003634881990000261
式中，
Figure BDA0003634881990000262
kp为PI调节器比例控制参数(即P参数)，ki为PI调节器积分控制参数(即I参数)，τ为积分时间常数，s为拉普拉斯算子。
因此，在不考虑电流采样延时的情况下，电流环的开环传递函数G0(s)为：
Figure BDA0003634881990000263
式中，Uin为直流电压值，kp为PI调节器比例控制参数(即P参数)，s为拉普拉斯算子，τ为积分时间常数，r为线圈电阻，L为线圈电感，Ts为功放开关周期。将电流环的校正为典型I型系统，即令
Figure BDA0003634881990000264
可得校正后电流环的开环传递函数G'0(s)为：
Figure BDA0003634881990000265
校正后电流环的开环传递函数G'0(s)与二阶系统对比系数后，可得阻尼比ξ和自然角频率wn分别为：
Figure BDA0003634881990000266
由式(5)可知，阻尼比ξ和自然角频率wn是由比例控制参数kp、直流电压值Uin、线圈电感L、以及功放开关周期Ts决定的。而对于一个固定的磁悬浮轴承控制系统来说，功放开关周期Ts、线圈电感L是已知且恒定的。因此，已知比例控制参数kp与直流电压值Uin，即可求得磁悬浮轴承控制系统的阻尼比ξ和自然角频率wn。
通过以上公式的推算，最终可得出PI调节器参数与系统阻尼比ε、自然角频率wn之间的数学表达式，进而可依据该公式进行P、I参数值实时估计。
基于P、I参数的实验值，以及初始设定的DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin，依据公式(5)求出磁悬浮轴承控制系统的阻尼比ξ和自然角频率wn，并将结果记录下来。
所述控制单元104，还被配置为在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节，以使得所述电流环的当前输出电流值完全跟随上所述电流环的当前输入电流参考值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S150。
本发明的方案提供的一种磁悬浮轴承系统的控制装置，通过实时监测DC-DC开关电源的输出电压值，若监测到DC-DC开关电源的输出电压值改变、且磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能较差时，则及时进行P、I参数估计，直至电流环输出的线圈电流值Iout完全跟随上输入电流参考值Iref，进而保证磁悬浮轴承控制系统电流环良好的跟随性能。
在一些实施方式中，所述控制单元104，在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为将所述当前PI控制参数估计值，更新至所述PI调节器，以使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节，以利用所述当前PI控制参数估计值更新所述PI调节器的原PI控制参数(如PI调节器的PI控制参数的参考值)。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S510。
所述控制单元104，具体还被配置为根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S520。
所述控制单元104，具体还被配置为若确定所述电流环的跟随性能未变差，则使所述PI调节器维持当前控制方式，如在使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节的情况下，继续使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节。在使所述PI调节器按所述当前PI控制参数微调值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节的情况下，继续使所述PI调节器按所述当前PI控制参数微调值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S530。
所述控制单元104，具体还被配置为若确定所述电流环的跟随性能已变差，则在设定微调范围内，对所述PI调节器的当前PI控制参数估计值进行微调，得到所述PI调节器的当前PI控制参数估计值的微调值，记为当前PI控制参数微调值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S540。
所述控制单元104，具体还被配置为在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数微调值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节。之后，继续根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，直至所述电流环的跟随性能未变差，即直至所述电流环的当前输出电流值完全跟随上所述电流环的当前输入电流参考值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S550。
如图11所示，磁悬浮轴承控制系统中控制器参数估计模块的控制流程，还包括：
步骤23、依据当前时刻的DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin，求得PI调节器参数中的比例控制参数P的估计值和积分控制参数I的估计值。
依据存储模块记录的当前时刻的DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin，以及与磁悬浮轴承控制系统的阻尼比ξ和自然角频率wn，求得PI调节器参数中比例控制参数kp的估计值。
进而，根据积分时间常数τ，通过
Figure BDA0003634881990000281
求得PI调节器参数中积分控制参数ki的估计值。/>
如图11所示，磁悬浮轴承控制系统中控制器参数估计模块的控制流程，还包括：
步骤24、将比例控制参数kp的估计值、以及积分控制参数ki的估计值更新至PI调节器。
步骤25、观测此时电流环输出电流值Iout，确定电流环跟随性能是否较好，之后执行步骤26。
步骤26、若得出电流环跟随性能较好，则不再进行控制器参数估计。若电流环跟随性能较差时，需微调比例控制参数kp的估计值、以及积分控制参数ki的估计值，之后返回继续执行步骤24。
其中，微调比例控制参数kp的估计值、以及积分控制参数ki的估计值，具体是以微调比例控制参数kp的估计值、以及积分控制参数ki的估计值为基准，在设定微调范围内对微调比例控制参数kp的估计值、以及积分控制参数ki的估计值进行调节。
这样，重复执行步骤24、步骤25、步骤26，直至电流环输出的线圈电流值Iout完全跟随上输入电流参考值Iref。
通过实时调节PI调节器参数来改变电流环的输出电流值Iout，从而改变电流环的跟随性能，避免了因DC-DC电源输出的直流电压值Uin变化时，出现磁轴承控制系统电流环跟随性能下降的现象，进而提高了磁悬浮轴承控制系统的可靠性。
本发明的方案中，PI调节器参数仅以简化后的二阶系统线性方程式来实时估计，同样适用于用其他控制算法(如参数自调节、模糊控制等)来实时估计PI调节器参数的情况。
在本发明的方案中，当硬件检测模块监测到DC-DC开关电源输出的直流电压值Uin改变时，则通过比较当前时刻的电流环输入电流参考Iref与输出电流值Iout(即磁悬浮轴承线圈的电流Iout)，进而判断此时电流环的跟随性能。当比较二者差值的绝对值超出设定值Δ时，则说明当前时刻电流环的跟随性能较差，需控制器参数估计模块及时进行P、I参数估计，直至电流环输出的线圈电流值完全跟随上输入电流参考值。
其中，设定值Δ可以取为0.05A～0.2A，优选地可以取0.05A、0.1A、0.2A等，具体由实际的磁悬浮轴承控制系统确定。
这样，通过实时监测DC-DC开关电源输出电压值Uin与电流环输出线圈电流值Iout，解决因DC-DC开关电源输出的直流电压值改变导致磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能较差的现象，保证了磁悬浮轴承控制系统的控制性能，提高了磁悬浮轴承系统的可靠性。
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，通过监测磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值、以及磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能，并在磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值改变、且磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能变差的情况下，及时对磁悬浮轴承控制系统电流环中PI调节器的PI控制参数进行调节，直至电流环输出的线圈电流值完全跟随上输入电流参考值，能够保证磁悬浮轴承控制系统电流环良好的跟随性能。
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，通过监测磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值、以及磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能，并在磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值改变、且磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能变差的情况下，及时对磁悬浮轴承控制系统电流环中PI调节器的PI控制参数进行调节，直至电流环输出的线圈电流值完全跟随上输入电流参考值，能够提高磁悬浮轴承系统的可靠性。
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，通过监测磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值、以及磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能，并在磁悬浮轴承控制系统电流环中DC-DC开关电源的输出电压值改变、且磁悬浮轴承控制系统电流环的跟随性能变差的情况下，及时对磁悬浮轴承控制系统电流环中PI调节器的PI控制参数进行调节，直至电流环输出的线圈电流值完全跟随上输入电流参考值，能够保证磁悬浮轴承控制系统的控制性能。
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，所述磁悬浮轴承系统的控制系统，具有电流环；所述电流环，具有DC-DC电源和PI调节器；所述磁悬浮轴承系统的控制方法，包括：
获取所述DC-DC电源实际输出的直流电压值，记为当前直流电压值；获取所述电流环实际输入的电流参考值，记为当前输入电流参考值；以及，获取所述电流环中磁悬浮轴承线圈实际输出的电流，记为当前输出电流值；
根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变；
若确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变的情况下，则根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差；
若确定所述电流环的跟随性能已变差，则对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，记为当前PI控制参数估计值；
在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节。
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，根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变，包括：
确定所述当前直流电压值是否在设定电压的允许波动范围内；
若所述当前直流电压值不在所述设定电压的允许波动范围内，则确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变。
3.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，根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，包括：
确定所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值之间差值的绝对值，记为当前电流差值绝对值；
确定所述当前电流差值绝对值是否大于设定电流阈值；
若所述当前电流差值绝对值大于所述设定电流阈值，则确定所述电流环的跟随性能已变差。
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，对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，包括：
确定所述DC-DC电源设定输出的直流电压值，记为参考直流电压值；并确定所述PI调节器的PI控制参数的参考值；所述PI调节器的PI控制参数的参考值，包括：比例控制参数参考值，以及积分控制参数参考值；
根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值，确定所述电流环的参考控制参数；所述电流环的参考控制参数，所述电流环的阻尼比和自然角频率中的至少之一；
根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数，确定与所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数对应的比例控制参数，作为所述PI调节器的当前比例控制参数估计值；
根据所述比例控制参数参考值、以及所述积分控制参数参考值之间的对应关系，基于所述PI调节器的当前比例控制参数估计值，确定与所述PI调节器的当前比例控制参数估计值对应的积分控制参数，作为所述PI调节器的当前积分控制参数估计值；其中，所述PI调节器的当前比例控制参数估计值、以及所述PI调节器的当前积分控制参数估计值，构成所述PI调节器的当前PI控制参数估计值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁悬浮轴承系统的控制方法，其特征在于，在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节，包括：
将所述当前PI控制参数估计值，更新至所述PI调节器，以使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节；
根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差；
若确定所述电流环的跟随性能未变差，则使所述PI调节器维持当前控制方式；
若确定所述电流环的跟随性能已变差，则在设定微调范围内，对所述PI调节器的当前PI控制参数估计值进行微调，得到所述PI调节器的当前PI控制参数估计值的微调值，记为当前PI控制参数微调值；
在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数微调值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节；之后，继续根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，直至所述电流环的跟随性能未变差。
6.一种磁悬浮轴承系统的控制装置，其特征在于，所述磁悬浮轴承系统的控制系统，具有电流环；所述电流环，具有DC-DC电源和PI调节器；
所述磁悬浮轴承系统的控制装置，包括：
获取单元，被配置为获取所述DC-DC电源实际输出的直流电压值，记为当前直流电压值；获取所述电流环实际输入的电流参考值，记为当前输入电流参考值；以及，获取所述电流环中磁悬浮轴承线圈实际输出的电流，记为当前输出电流值；
控制单元，被配置为根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变；
所述控制单元，还被配置为若确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变的情况下，则根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差；
所述控制单元，还被配置为若确定所述电流环的跟随性能已变差，则对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，记为当前PI控制参数估计值；
所述控制单元，还被配置为在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节。
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，所述控制单元，根据所述当前直流电压值，确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值是否已发生改变，包括：
确定所述当前直流电压值是否在设定电压的允许波动范围内；
若所述当前直流电压值不在所述设定电压的允许波动范围内，则确定所述DC-DC电源实际输出的直流电压值已发生改变。
8.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，所述控制单元，根据所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，包括：
确定所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值之间差值的绝对值，记为当前电流差值绝对值；
确定所述当前电流差值绝对值是否大于设定电流阈值；
若所述当前电流差值绝对值大于所述设定电流阈值，则确定所述电流环的跟随性能已变差。
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，对所述PI调节器的PI控制参数进行预估，得到所述PI调节器的PI控制参数的估计值，包括：
确定所述DC-DC电源设定输出的直流电压值，记为参考直流电压值；并确定所述PI调节器的PI控制参数的参考值；所述PI调节器的PI控制参数的参考值，包括：比例控制参数参考值，以及积分控制参数参考值；
根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述参考直流电压值和所述比例控制参数参考值，确定所述电流环的参考控制参数；所述电流环的参考控制参数，所述电流环的阻尼比和自然角频率中的至少之一；
根据设定直流电压值、设定比例控制参数、以及电流环的设定控制参数之间的对应关系，基于所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数，确定与所述当前直流电压值、以及所述电流环的设定控制参数对应的比例控制参数，作为所述PI调节器的当前比例控制参数估计值；
根据所述比例控制参数参考值、以及所述积分控制参数参考值之间的对应关系，基于所述PI调节器的当前比例控制参数估计值，确定与所述PI调节器的当前比例控制参数估计值对应的积分控制参数，作为所述PI调节器的当前积分控制参数估计值；其中，所述PI调节器的当前比例控制参数估计值、以及所述PI调节器的当前积分控制参数估计值，构成所述PI调节器的当前PI控制参数估计值。
10.根据权利要求6至9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，在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节，包括：
将所述当前PI控制参数估计值，更新至所述PI调节器，以使所述PI调节器按所述当前PI控制参数估计值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节；
根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差；
若确定所述电流环的跟随性能未变差，则使所述PI调节器维持当前控制方式；
若确定所述电流环的跟随性能已变差，则在设定微调范围内，对所述PI调节器的当前PI控制参数估计值进行微调，得到所述PI调节器的当前PI控制参数估计值的微调值，记为当前PI控制参数微调值；
在所述电流环中，使所述PI调节器按所述当前PI控制参数微调值，基于所述电流环的当前输入电流参考值，对所述电流环的当前输出电流值进行调节；之后，继续根据调节之后的所述电流环的当前输入电流参考值和所述电流环的当前输出电流值，确定所述电流环的跟随性能是否已变差，直至所述电流环的跟随性能未变差。
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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