CN115199646B - 一种磁悬浮系统及其控制方法、装置和存储介质 - Google Patents

一种磁悬浮系统及其控制方法、装置和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁悬浮系统的控制方法、装置、磁悬浮系统和存储介质，该方法包括：在转子与磁轴承之间已完成装配的情况下，获取用于激励转子的当前激励信号；在当前激励信号对转子的激励作用下，获取磁轴承的当前电磁参数，并获取转子的当前位移参数；根据与设定频率范围内的一组当前频率对应的一组磁轴承的当前电磁参数、以及一组转子的当前位移参数，确定转子的当前数学模型；根据转子的当前数学模型，确定转子的当前控制参数，以根据转子的当前控制参数控制转子启动。该方案，通过给予转子一组激励信号，进而根据获得的磁轴承电磁力和转子位移信号确定转子当前状态，有利于提升磁悬浮系统的启动可靠性。

Description

一种磁悬浮系统及其控制方法、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系统的控制方法、装置、磁悬浮系统和存储介质，尤其涉及一种磁悬浮系统的磁悬浮系统转子模型在线辨识方法、装置、磁悬浮系统和存储介质。
背景技术
在磁悬浮系统中，磁悬浮轴承转子系统具有超高速、超弯曲临界转速的优势。但随着转速不断升高、逼近甚至跨越弯曲临界转速，转子逐渐由刚性过度到柔性，此时磁悬浮轴承转子系统的动力学特性是研究难点。跨越临界转速时，为达到较好的控制效果，首先应得到准确的转子数学模型，再随之对该运行情况下的最优参数进行匹配。
相关方案中，测量转子数学模型的方法是通过傅里叶分析仪。傅里叶分析仪配有加速度传感器和力锤，将加速度传感器安装在单个转子上，通过人为手持力锤敲击转子给予转子一确定的激振力，通过傅里叶分析仪得到转子数学模型。该测量转子数学模型的方法通常只适用于单个转子，当转子已装入定子内，完成磁悬浮压缩机装配，将没有切实可行的方法获得转子模型。特别的，磁悬浮压缩机常运行于恶劣环境下，如果出现碰轴事件，将引发转子本身形状改变，随之转子原本的数学模型也会发生变化，与转子最初的数学模型将大不相同，继而之前的控制参数也将不再适用，影响了磁悬浮系统的启动可靠性。
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，提供一种磁悬浮系统的控制方法、装置、磁悬浮系统和存储介质，以解决当磁悬浮系统的转子装配入轴后无法有效辨识转子模型而获取转子当前状态，从而无法根据转子当前状态对转子的控制参数进行合理调节，影响了磁悬浮系统的启动可靠性的问题，达到通过给予转子一组激励信号，进而根据获得的磁轴承电磁力和转子位移信号确定转子当前状态，有利于提升磁悬浮系统的启动可靠性的效果。
本发明提供一种磁悬浮系统的控制方法中，所述磁悬浮系统，具有磁轴承和转子；所述磁悬浮系统的控制方法，包括：在所述转子与所述磁轴承之间已完成装配的情况下，获取用于激励所述转子的当前激励信号；其中，用于激励所述转子的当前激励信号，是与设定频率范围中的一个频率对应的激励信号，该一个频率记为当前频率；所述设定频率范围，是用于对所述转子的当前数学模型进行在线识别的频率范围；在所述当前激励信号对所述转子的激励作用下，获取所述磁轴承的当前电磁参数，并获取所述转子的当前位移参数；根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子的当前位移参数，确定所述转子的当前数学模型；根据所述转子的当前数学模型，确定所述转子的当前控制参数，以根据所述转子的当前控制参数控制所述转子启动。
在一些实施方式中，获取用于激励所述转子的当前激励信号，包括：获取由上位机提供给所述转子的用于激励所述转子的当前激励信号；其中，上位机提供给所述转子的当前激励信号，是按所述设定频率范围的设定频率下限至设定频率上限的频率上升方向，或按所述设定频率范围的设定频率上限至设定频率下限的频率下降方向，确定所述设定频率范围中的当前频率，并基于所述设定频率范围中的当前频率确定的激励信号。
在一些实施方式中，其中，在所述磁轴承与所述转子之间的气隙中，设置有霍尔传感器；所述当前电磁参数，包括：当前电磁力；获取所述磁轴承的当前电磁参数，包括：获取由所述霍尔传感器采集到的所述磁轴承的磁通量，进而根据所述磁轴承的磁通量，确定所述磁轴承的当前电磁力；和/或，获取所述转子的当前位移参数，包括：获取由位移传感器采集到的位移电压信号，根据所述位移电压信号确定所述转子的位移信号，作为所述转子的当前位移参数。
在一些实施方式中，根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子的当前位移参数，确定所述转子的当前数学模型，包括：根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数，确定该组所述磁轴承的当前电磁参数中的最大电磁参数与最小电磁参数，将所述最大电磁参数与所述最小电磁参数之间的差值，确定为该组所述磁轴承的当前电磁参数的电磁力峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前电磁力峰峰值；根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述转子的当前位移参数，确定该组所述转子的当前位移参数中的最大位移参数与最小位移参数，将所述最大位移参数与所述最小位移参数之间的差值，确定为该组所述转子的当前位移参数的位移峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前位移峰峰值；根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的所述当前电磁力峰峰值、以及所述当前电磁力峰峰值，确定所述设定频率范围内的当前频率下的幅值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前幅值；以此循环，直至确定与所述设定频率范围内的所有当前频率对应的所有当前幅值，作为与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值；将与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值在设定坐标系统中形成的曲线，确定为所述转子的当前数学模型。
在一些实施方式中，根据所述转子的当前数学模型，确定所述转子的当前控制参数，包括：确定所述转子的当前数学模型中的当前一阶弯曲模态频率；确定所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值是否大于设定阈值；若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值大于设定阈值，则调节所述转子的历史控制参数，得到调节控制参数，并将所述调节控制参数作为所述转子的当前控制参数；若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值小于或等于设定阈值，则将所述转子的历史控制参数，作为所述转子的当前控制参数。
与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种磁悬浮系统的控制装置中，所述磁悬浮系统，具有磁轴承和转子；所述磁悬浮系统的控制装置，包括：获取单元，被配置为在所述转子与所述磁轴承之间已完成装配的情况下，获取用于激励所述转子的当前激励信号；其中，用于激励所述转子的当前激励信号，是与设定频率范围中的一个频率对应的激励信号，该一个频率记为当前频率；所述设定频率范围，是用于对所述转子的当前数学模型进行在线识别的频率范围；所述获取单元，还被配置为在所述当前激励信号对所述转子的激励作用下，获取所述磁轴承的当前电磁参数，并获取所述转子的当前位移参数；控制单元，被配置为根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子的当前位移参数，确定所述转子的当前数学模型；所述控制单元，还被配置为根据所述转子的当前数学模型，确定所述转子的当前控制参数，以根据所述转子的当前控制参数控制所述转子启动。
在一些实施方式中，所述获取单元，获取用于激励所述转子的当前激励信号，包括：获取由上位机提供给所述转子的用于激励所述转子的当前激励信号；其中，上位机提供给所述转子的当前激励信号，是按所述设定频率范围的设定频率下限至设定频率上限的频率上升方向，或按所述设定频率范围的设定频率上限至设定频率下限的频率下降方向，确定所述设定频率范围中的当前频率，并基于所述设定频率范围中的当前频率确定的激励信号。
在一些实施方式中，其中，在所述磁轴承与所述转子之间的气隙中，设置有霍尔传感器；所述当前电磁参数，包括：当前电磁力；所述获取单元，获取所述磁轴承的当前电磁参数，包括：获取由所述霍尔传感器采集到的所述磁轴承的磁通量，进而根据所述磁轴承的磁通量，确定所述磁轴承的当前电磁力；和/或，所述获取单元，获取所述转子的当前位移参数，包括：获取由位移传感器采集到的位移电压信号，根据所述位移电压信号确定所述转子的位移信号，作为所述转子的当前位移参数。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子的当前位移参数，确定所述转子的当前数学模型，包括：根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数，确定该组所述磁轴承的当前电磁参数中的最大电磁参数与最小电磁参数，将所述最大电磁参数与所述最小电磁参数之间的差值，确定为该组所述磁轴承的当前电磁参数的电磁力峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前电磁力峰峰值；根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述转子的当前位移参数，确定该组所述转子的当前位移参数中的最大位移参数与最小位移参数，将所述最大位移参数与所述最小位移参数之间的差值，确定为该组所述转子的当前位移参数的位移峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前位移峰峰值；根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的所述当前电磁力峰峰值、以及所述当前电磁力峰峰值，确定所述设定频率范围内的当前频率下的幅值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前幅值；以此循环，直至确定与所述设定频率范围内的所有当前频率对应的所有当前幅值，作为与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值；将与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值在设定坐标系统中形成的曲线，确定为所述转子的当前数学模型。
在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述转子的当前数学模型，确定所述转子的当前控制参数，包括：确定所述转子的当前数学模型中的当前一阶弯曲模态频率；确定所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值是否大于设定阈值；若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值大于设定阈值，则调节所述转子的历史控制参数，得到调节控制参数，并将所述调节控制参数作为所述转子的当前控制参数；若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值小于或等于设定阈值，则将所述转子的历史控制参数，作为所述转子的当前控制参数。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种磁悬浮系统，包括：以上所述的磁悬浮系统的控制装置。
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系统的控制方法。
由此，本发明的方案，通过使上位机提供给转子相应的激励信号，在激励信号的作用下，分别获得对应的磁轴承电磁力F、转子位移信号x，进而根据磁轴承电磁力F、转子位移信号x计算得到转子当下数学模型，并与转子之前数学模型进行对比，如无较大改变，则可正常开机；如出现较大改变，则重新匹配参数后再开机，从而，通过给予转子一组激励信号，进而根据获得的磁轴承电磁力和转子位移信号确定转子当前状态，有利于提升磁悬浮系统的启动可靠性。
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为本发明的磁悬浮系统的控制方法的一实施例的流程示意图；
图2为本发明的方法中确定转子2的当前数学模型的一实施例的流程示意图；
图3为本发明的方法中确定转子2的当前控制参数的一实施例的流程示意图；
图4为本发明的磁悬浮系统的控制装置的一实施例的结构示意图；
图5为磁轴承控制系统的一实施例的结构示意图；
图6为转子模型在线识别方法的一实施例的流程示意图；
图7为霍尔传感器的安装结构的一实施例的结构示意图；
图8为磁轴承系统的转子模型在线识别控制方法的一实施例的流程示意图；
图9为在线辨识磁轴承转子数学模型的曲线示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-霍尔传感器；2-转子；3-电磁铁；4-功率放大器；5-传感器；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。所述磁悬浮系统，具有磁轴承和转子2。所述磁悬浮系统的控制方法，包括：步骤S110至步骤S140。
在步骤S110处，在所述转子2与所述磁轴承之间已完成装配的情况下，获取用于激励所述转子2的当前激励信号。其中，用于激励所述转子2的当前激励信号，是与设定频率范围中的一个频率对应的激励信号，该一个频率记为当前频率。所述设定频率范围，是用于对所述转子2的当前数学模型进行在线识别的频率范围。
在一些实施方式中，步骤S110中获取用于激励所述转子2的当前激励信号，包括：获取由上位机提供给所述转子2的用于激励所述转子2的当前激励信号。
其中，上位机提供给所述转子2的当前激励信号，是按所述设定频率范围的设定频率下限至设定频率上限的频率上升方向，或按所述设定频率范围的设定频率上限至设定频率下限的频率下降方向，确定所述设定频率范围中的当前频率，并基于所述设定频率范围中的当前频率确定的激励信号。
图8为磁轴承系统的转子模型在线识别控制方法的一实施例的流程示意图。如图8所示，本发明的方案提出的转子模型在线识别控制方法，包括：
步骤21、由上位机发送“转子模型识别”指令给磁轴承控制器。
步骤22、上位机界面输入转子模型识别的频率下限ωa和频率上限ωb。
步骤23、上位机给出基于下限频率ωa的正弦激励信号x1＝Asin(ωat)。
在步骤S120处，在所述当前激励信号对所述转子2的激励作用下，获取所述磁轴承的当前电磁参数，并获取所述转子2的当前位移参数。所述磁轴承的电磁参数，如磁轴承电磁力F。所述转子2的当前位移参数，如转子位移信号x。
在一些实施方式中，步骤S120中在所述磁轴承与所述转子2之间的气隙中，设置有霍尔传感器1。所述当前电磁参数，包括：当前电磁力。获取所述磁轴承的当前电磁参数，包括：获取由所述霍尔传感器1采集到的所述磁轴承的磁通量，进而根据所述磁轴承的磁通量，确定所述磁轴承的当前电磁力。
图5为磁轴承控制系统的一实施例的结构示意图。如图5所示的磁悬浮轴承控制系统中，包括：PC上位机、比较器、磁轴承控制器、霍尔传感器1、转子2、电磁铁3、功率放大器4和传感器5(即位移传感器)。其中，Io表示偏置电流，是已知常量，由控制系统设计人员自己设定该常量的实际值，不同的系统该值不一样。
在图5所示的例子中，上位机通过与磁轴承控制器通信，进而实现控制整个磁悬浮系统。磁悬浮轴承控制器用于实现转子2悬浮，当上位机提供转子模型在线识别所需的正弦激励信号S4(ωi)时，输出也为同频正弦信号，只有幅值、相位发生变化。霍尔传感器1，用于采集磁通量B。
图7为霍尔传感器的安装结构的一实施例的结构示意图。如图7所示，霍尔传感器1直接安装在磁轴承与转子2间气隙内，霍尔传感器1与磁轴承控制器直接相连。霍尔传感器1可直接测量磁通密度B，发送至磁轴承控制器后，通过公式(1)计算可获得电磁力F。在图7所示的例子中，霍尔传感器的作用是采集轴承磁通量B，只有这样安装才能采集到磁通量。
图6为转子模型在线识别方法的一实施例的流程示意图。如图6所示，转子模型在线识别方法，包括：
步骤11、首先，由上位机PC提供正弦激励信号S4(ωi)。
步骤12、由磁轴承控制器获取霍尔传感器采集到的磁通量B，并通过公式(1)得到磁轴承电磁力F，作为输入信号S1(s)。
F＝B2A/μ0          (1)。
其中，μ0表示真空磁导率，是已知常量。μ0＝4π×10-7N/A。
在一些实施方式中，步骤S120中，获取所述转子2的当前位移参数，包括：获取由位移传感器采集到的位移电压信号，根据所述位移电压信号确定所述转子2的位移信号，作为所述转子2的当前位移参数。
如图6所示，转子模型在线识别方法，还包括：
步骤13、由磁轴承控制器获取位移传感器采集到的电压信号V，并通过公式(2)得到转子位移信号x，作为输出信号S2(s)。
x＝V/eddy
(2)。
其中，eddy表示位移传感器的灵敏度系数，每套位移传感器制作完毕会有其对应的灵敏度系数，为已知常量。
步骤14、由磁轴承控制器将磁轴承电磁力F、转子位移信号x发送至上位机，进行转子模型在线识别。
在步骤S130处，根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子2的当前位移参数，确定所述转子2的当前数学模型。所述设定频率范围，包括：所述设定频率范围的设定频率下限，所述设定频率范围的设定频率上限，以及处于所述设定频率范围的设定频率下限与所述设定频率范围的设定频率上限之间的n个频率，n为正整数。所述设定频率范围内的一组当前频率，为n+2个频率。当然，根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子2的当前位移参数，确定所述转子2的当前数学模型的操作，可以是由上位机操作的，也可以是由磁轴承控制器操作的。
在一些实施方式中，步骤S130中根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子2的当前位移参数，确定所述转子2的当前数学模型的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图2所示本发明的方法中确定转子2的当前数学模型的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S130中确定转子2的当前数学模型的具体过程，包括：步骤S210至步骤S250。
步骤S210，根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数，确定该组所述磁轴承的当前电磁参数中的最大电磁参数与最小电磁参数，将所述最大电磁参数与所述最小电磁参数之间的差值，确定为该组所述磁轴承的当前电磁参数的电磁力峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前电磁力峰峰值。
步骤S220，根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述转子2的当前位移参数，确定该组所述转子2的当前位移参数中的最大位移参数与最小位移参数，将所述最大位移参数与所述最小位移参数之间的差值，确定为该组所述转子2的当前位移参数的位移峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前位移峰峰值。
步骤S230，根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的所述当前电磁力峰峰值、以及所述当前电磁力峰峰值，确定所述设定频率范围内的当前频率下的幅值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前幅值。
步骤S240，以此循环，直至确定与所述设定频率范围内的所有当前频率对应的所有当前幅值，作为与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值。
步骤S250，将与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值在设定坐标系统中形成的曲线，确定为所述转子2的当前数学模型。
如图8所示，本发明的方案提出的转子模型在线识别控制方法，还包括：
步骤24、在该正弦激励信号x1＝Asin(ωat)下，霍尔传感器1将采集到的磁通量B发送至磁轴承控制器，位移传感器将电压信号V(即位移电压)发送至磁轴承控制器，共采集40组数据{Bi,Vi}(0≤i＜40)，其中，Bi为第i次获得的磁通量，Vi是第i次获得的电压信号。
步骤25、磁轴承控制器内部计算，通过公式(1)、公式(2)，分别将磁通量B、电压信号V(即位移电压)计算为磁轴承电磁力F、转子位移信号x(单位：毫米mm)，因此可得40组数据{Fi,xi}(0≤i＜40)，其中，Fi为第i次获得的磁轴承电磁力，xi是第i次获得的转子位移信号。
步骤26、将40组数据{Fi,xi}(0≤i＜40)发送给上位机，上位机通过公式(3)分别计算出这40组数据中的电磁力峰峰值ΔF、位移峰峰值Δx，通过公式(4)计算出频率下限ωa下的幅值ga(s)，可得到点(ωa,ga(s))：
ΔF＝Fmax-Fmin
Δx＝xmax-xmin            (3)。
Figure BDA0003740509200000101
其中，Fmax是40组数据中的最大磁轴承电磁力，Fmin是40组数据中的最小磁轴承电磁力，xmax是40组数据中转子位移信号的最大值，xmin是40组数据中转子位移信号的最小值。
步骤27、重复上述步骤23至步骤26，每重复一次，频率增加固定值Δω，直到达到频率上限ωb，上位机可得到在(ωa,ωb)频率范围内的一组点：
{(ωa,ga(s)),(ωa+Δω,g1(s)),(ωa+2Δω,g2(s))Λ(ωa+i*Δω,gi(s))Λ(ωb,gb(s))}。
步骤28、图9为在线辨识磁轴承转子数学模型的曲线示意图。在上位机建立的坐标系统，将步骤27得到的点绘制成曲线，该曲线即为通过在线识别得到的转子数学模型，如图9所示。
在步骤S140处，根据所述转子2的当前数学模型，确定所述转子2的当前控制参数，以根据所述转子2的当前控制参数控制所述转子2启动。当然，确定所述转子2的当前控制参数的操作，可以是由上位机操作的，也可以是由磁轴承控制器操作的。
本发明的方案，提出一种磁悬浮系统转子模型在线辨识方法，通过上位机提供给转子相应的激励信号，在激励信号的作用下，分别获得对应的磁轴承电磁力F、转子位移信号x，通过在上位机中进行计算，获得转子当下数学模型，并与转子之前数学模型进行对比，如无较大改变，则可正常开机。如出现较大改变，则重新匹配参数后再开机。
本发明方案，基于自动控制原理中传递函数概念，通过给定激励信号，获得对应的响应信号，从而获得对象的数学模型，具体可以参见以下公式：
Figure BDA0003740509200000111
其中，Sx(ω),Sy(ω)分别为给定激励信号后，输入、输出信号的傅里叶变换，且均为激励信号频率ω的函数。
这样，在转子入轴后，即完成磁悬浮压缩机装配后，可通过本发明提出的转子模型在线识别方法，对转子数学模型进行辨识，获取转子的当前状态，解决了转子装配入轴后无法有效辨识转子模型而无法获取转子当前状态的问题。同时，当发生碰轴等故障时，可通过本发明提出的转子模型在线识别方法，进行转子模型识别，继而判断转子当前状态，并与最初数学模型进行对比，当发生改变，可匹配修改控制参数，保证磁悬浮压缩机可靠启动。
在一些实施方式中，步骤S140中根据所述转子2的当前数学模型，确定所述转子2的当前控制参数的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图3所示本发明的方法中确定转子2的当前控制参数的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S140中确定转子2的当前控制参数的具体过程，包括：步骤S310至步骤S340。
步骤S310，确定所述转子2的当前数学模型中的当前一阶弯曲模态频率(如ωmax)。
步骤S320，确定所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值是否大于设定阈值。
步骤S330，若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值大于设定阈值，则调节所述转子2的历史控制参数，得到调节控制参数，并将所述调节控制参数作为所述转子2的当前控制参数。所述转子2的历史控制参数，是所述转子2上一次启动时的控制参数。
步骤S340，若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值小于或等于设定阈值，则将所述转子2的历史控制参数，作为所述转子2的当前控制参数。
如图8所示，本发明的方案提出的转子模型在线识别控制方法，还包括：
在步骤28中，从曲线中可读出幅值最大的点(ωmax,gmax(s))，其中，ωmax即为转子一阶弯曲模态频率，如图9中点A。该转子一阶弯曲模态频率为转子固有特性，当转子数学模型改变时，该频率也会相应改变。
步骤29、不同功率磁悬浮空压机转子的理论一阶弯曲模态频率各不相同，将对应功率的磁悬浮空压机转子的理论一阶弯曲模态频率ωref写入磁轴承控制器的EEPROM芯片中，将步骤28得到的ωmax发送磁轴承控制器，并与ωref对比，当|ωref-ωmax|＞阈值，此时转子一阶弯曲模态频率改变，说明数学模型发生改变，需重新匹配控制参数后再开机。当|ωref-ωmax|＜阈值，此时转子一阶弯曲模态频率变化在允许范围内，说明转子数学模型未发生改变或存在轻微改变，当前控制参数仍适用，不需重新匹配控制参数，可直接开机运行。
其中，重新匹配控制参数，需要依据新的一阶弯曲模态频率，重新计算、设计控制参数。
本发明的方案，通过上位机给予转子一组正弦激振力，并获得对应电磁力F、实时位移x，通过本发明提出的转子数学模型在线识别方法，获取当前转子的数学模型，并与最初数学模型进行对比，当差异在阈值范围内，可允许正常开机。当差异超过阈值范围，不允许直接开机，需进行参数匹配修改，再开机。通过在开机前，对磁悬浮系统转子数学模型在线识别，可及时了解转子当前状态，及时发现因碰轴等意外导致的转子状态(如转子弯曲变形)发生改变，继而转子数学模拟发生改变使控制参数不匹配的问题，保证磁悬浮压缩机可靠启动。
采用本实施例的技术方案，通过使上位机提供给转子相应的激励信号，在激励信号的作用下，分别获得对应的磁轴承电磁力F、转子位移信号x，进而根据磁轴承电磁力F、转子位移信号x计算得到转子当下数学模型，并与转子之前数学模型进行对比，如无较大改变，则可正常开机。如出现较大改变，则重新匹配参数后再开机，从而，通过给予转子一组激励信号，进而根据获得的磁轴承电磁力和转子位移信号确定转子当前状态，有利于提升磁悬浮系统的启动可靠性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮系统的控制方法的一种磁悬浮系统的控制装置。参见图4所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述磁悬浮系统，具有磁轴承和转子2。所述磁悬浮系统的控制装置，包括：获取单元102和控制单元104。
其中，获取单元102，被配置为在所述转子2与所述磁轴承之间已完成装配的情况下，获取用于激励所述转子2的当前激励信号。其中，用于激励所述转子2的当前激励信号，是与设定频率范围中的一个频率对应的激励信号，该一个频率记为当前频率。所述设定频率范围，是用于对所述转子2的当前数学模型进行在线识别的频率范围。该获取单元102的具体功能及处理参见步骤S110。
在一些实施方式中，所述获取单元102，获取用于激励所述转子2的当前激励信号，包括：所述获取单元102，具体还被配置为获取由上位机提供给所述转子2的用于激励所述转子2的当前激励信号。
其中，上位机提供给所述转子2的当前激励信号，是按所述设定频率范围的设定频率下限至设定频率上限的频率上升方向，或按所述设定频率范围的设定频率上限至设定频率下限的频率下降方向，确定所述设定频率范围中的当前频率，并基于所述设定频率范围中的当前频率确定的激励信号。
图8为磁轴承系统的转子模型在线识别控制装置的一实施例的流程示意图。如图8所示，本发明的方案提出的转子模型在线识别控制装置，包括：
步骤21、由上位机发送“转子模型识别”指令给磁轴承控制器。
步骤22、上位机界面输入转子模型识别的频率下限ωa和频率上限ωb。
步骤23、上位机给出基于下限频率ωa的正弦激励信号x1＝Asin(ωat)。
所述获取单元102，还被配置为在所述当前激励信号对所述转子2的激励作用下，获取所述磁轴承的当前电磁参数，并获取所述转子2的当前位移参数。所述磁轴承的电磁参数，如磁轴承电磁力F。所述转子2的当前位移参数，如转子位移信号x。该获取单元102的具体功能及处理还参见步骤S120。
在一些实施方式中，在所述磁轴承与所述转子2之间的气隙中，设置有霍尔传感器1。所述当前电磁参数，包括：当前电磁力。所述获取单元102，获取所述磁轴承的当前电磁参数，包括：所述获取单元102，具体还被配置为获取由所述霍尔传感器1采集到的所述磁轴承的磁通量，进而根据所述磁轴承的磁通量，确定所述磁轴承的当前电磁力。
图5为磁轴承控制系统的一实施例的结构示意图。如图5所示的磁悬浮轴承控制系统中，包括：PC上位机、比较器、磁轴承控制器、霍尔传感器1、转子2、电磁铁3、功率放大器4和传感器5。
在图5所示的例子中，上位机通过与磁轴承控制器通信，进而实现控制整个磁悬浮系统。磁悬浮轴承控制器用于实现转子2悬浮，当上位机提供转子模型在线识别所需的正弦激励信号S4(ωi)时，输出也为同频正弦信号，只有幅值、相位发生变化。霍尔传感器1，用于采集磁通量B。
图7为霍尔传感器的安装结构的一实施例的结构示意图。如图7所示，霍尔传感器1直接安装在磁轴承与转子2间气隙内，霍尔传感器1与磁轴承控制器直接相连。霍尔传感器1可直接测量磁通密度B，发送至磁轴承控制器后，通过公式(1)计算可获得电磁力F。在图7所示的例子中，霍尔传感器的作用是采集轴承磁通量B，只有这样安装才能采集到磁通量。
图6为转子模型在线识别方法的一实施例的流程示意图。如图6所示，转子模型在线识别方法，包括：
步骤11、首先，由上位机PC提供正弦激励信号S4(ωi)。
步骤12、由磁轴承控制器获取霍尔传感器采集到的磁通量B，并通过公式(1)得到磁轴承电磁力F，作为输入信号S1(s)。
F＝B2A/μ0          (1)。
在一些实施方式中，所述获取单元102，获取所述转子2的当前位移参数，包括：所述获取单元102，具体还被配置为获取由位移传感器采集到的位移电压信号，根据所述位移电压信号确定所述转子2的位移信号，作为所述转子2的当前位移参数。
如图6所示，转子模型在线识别方法，还包括：
步骤13、由磁轴承控制器获取位移传感器采集到的电压信号V，并通过公式(2)得到转子位移信号x，作为输出信号S2(s)。
x＝V/eddy
(2)。
步骤14、由磁轴承控制器将磁轴承电磁力F、转子位移信号x发送至上位机，进行转子模型在线识别。
控制单元104，被配置为根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子2的当前位移参数，确定所述转子2的当前数学模型。所述设定频率范围，包括：所述设定频率范围的设定频率下限，所述设定频率范围的设定频率上限，以及处于所述设定频率范围的设定频率下限与所述设定频率范围的设定频率上限之间的n个频率，n为正整数。所述设定频率范围内的一组当前频率，为n+2个频率。当然，根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子2的当前位移参数，确定所述转子2的当前数学模型的操作，可以是由上位机操作的，也可以是由磁轴承控制器操作的。该控制单元104的具体功能及处理参见步骤S130。
在一些实施方式中，所述控制单元104，根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子2的当前位移参数，确定所述转子2的当前数学模型，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数，确定该组所述磁轴承的当前电磁参数中的最大电磁参数与最小电磁参数，将所述最大电磁参数与所述最小电磁参数之间的差值，确定为该组所述磁轴承的当前电磁参数的电磁力峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前电磁力峰峰值。
所述控制单元104，具体还被配置为根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述转子2的当前位移参数，确定该组所述转子2的当前位移参数中的最大位移参数与最小位移参数，将所述最大位移参数与所述最小位移参数之间的差值，确定为该组所述转子2的当前位移参数的位移峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前位移峰峰值。
所述控制单元104，具体还被配置为根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的所述当前电磁力峰峰值、以及所述当前电磁力峰峰值，确定所述设定频率范围内的当前频率下的幅值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前幅值。
所述控制单元104，具体还被配置为以此循环，直至确定与所述设定频率范围内的所有当前频率对应的所有当前幅值，作为与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值。
所述控制单元104，具体还被配置为将与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值在设定坐标系统中形成的曲线，确定为所述转子2的当前数学模型。
如图8所示，本发明的方案提出的转子模型在线识别控制装置，还包括：
步骤24、在该正弦激励信号x1＝Asin(ωat)下，霍尔传感器1将采集到的磁通量B发送至磁轴承控制器，位移传感器将电压信号V(即位移电压)发送至磁轴承控制器，共采集40组数据{Bi,Vi}(0≤i＜40)，其中，Bi为第i次获得的磁通量，Vi是第i次获得的电压信号。
步骤25、磁轴承控制器内部计算，通过公式(1)、公式(2)，分别将磁通量B、电压信号V(即位移电压)计算为磁轴承电磁力F、转子位移信号x(单位：毫米mm)，因此可得40组数据{Fi,xi}(0≤i＜40)，其中，Fi为第i次获得的磁轴承电磁力，xi是第i次获得的转子位移信号。
步骤26、将40组数据{Fi,xi}(0≤i＜40)发送给上位机，上位机通过公式(3)分别计算出这40组数据中的电磁力峰峰值ΔF、位移峰峰值Δx，通过公式(4)计算出频率下限ωa下的幅值ga(s)，可得到点(ωa,ga(s))：
ΔF＝Fmax-Fmin
Δx＝xmax-xmin            (3)。
Figure BDA0003740509200000161
其中，Fmax是40组数据中的最大磁轴承电磁力，Fmin是40组数据中的最小磁轴承电磁力，xmax是40组数据中转子位移信号的最大值，xmin是40组数据中转子位移信号的最小值。
步骤27、重复上述步骤23至步骤26，每重复一次，频率增加固定值Δω，直到达到频率上限ωb，上位机可得到在(ωa,ωb)频率范围内的一组点：
{(ωa,ga(s)),(ωa+Δω,g1(s)),(ωa+2Δω,g2(s))Λ(ωa+i*Δω,gi(s))Λ(ωb,gb(s))}。
步骤28、图9为在线辨识磁轴承转子数学模型的曲线示意图。在上位机建立的坐标系统，将步骤27得到的点绘制成曲线，该曲线即为通过在线识别得到的转子数学模型，如图9所示。
所述控制单元104，还被配置为根据所述转子2的当前数学模型，确定所述转子2的当前控制参数，以根据所述转子2的当前控制参数控制所述转子2启动。当然，确定所述转子2的当前控制参数的操作，可以是由上位机操作的，也可以是由磁轴承控制器操作的。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤S140。
本发明的方案，提出一种磁悬浮系统转子模型在线辨识方法，通过上位机提供给转子相应的激励信号，在激励信号的作用下，分别获得对应的磁轴承电磁力F、转子位移信号x，通过在上位机中进行计算，获得转子当下数学模型，并与转子之前数学模型进行对比，如无较大改变，则可正常开机。如出现较大改变，则重新匹配参数后再开机。
本发明方案，基于自动控制原理中传递函数概念，通过给定激励信号，获得对应的响应信号，从而获得对象的数学模型，具体可以参见以下公式：
Figure BDA0003740509200000171
其中，Sx(ω),Sy(ω)分别为给定激励信号后，输入、输出信号的傅里叶变换，且均为激励信号频率ω的函数。
这样，在转子入轴后，即完成磁悬浮压缩机装配后，可通过本发明提出的转子模型在线识别方法，对转子数学模型进行辨识，获取转子的当前状态，解决了转子装配入轴后无法有效辨识转子模型而无法获取转子当前状态的问题。同时，当发生碰轴等故障时，可通过本发明提出的转子模型在线识别方法，进行转子模型识别，继而判断转子当前状态，并与最初数学模型进行对比，当发生改变，可匹配修改控制参数，保证磁悬浮压缩机可靠启动。
在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述转子2的当前数学模型，确定所述转子2的当前控制参数，包括：
所述控制单元104，具体还被配置为确定所述转子2的当前数学模型中的当前一阶弯曲模态频率(如ωmax)。
所述控制单元104，具体还被配置为确定所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值是否大于设定阈值。
所述控制单元104，具体还被配置为若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值大于设定阈值，则调节所述转子2的历史控制参数，得到调节控制参数，并将所述调节控制参数作为所述转子2的当前控制参数。所述转子2的历史控制参数，是所述转子2上一次启动时的控制参数。
所述控制单元104，具体还被配置为若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值小于或等于设定阈值，则将所述转子2的历史控制参数，作为所述转子2的当前控制参数。
如图8所示，本发明的方案提出的转子模型在线识别控制装置，还包括：
在步骤28中，从曲线中可读出幅值最大的点(ωmax,gmax(s))，其中，ωmax即为转子一阶弯曲模态频率，如图9中点A。该转子一阶弯曲模态频率为转子固有特性，当转子数学模型改变时，该频率也会相应改变。
步骤29、不同功率磁悬浮空压机转子的理论一阶弯曲模态频率各不相同，将对应功率的磁悬浮空压机转子的理论一阶弯曲模态频率ωref写入磁轴承控制器的EEPROM芯片中，将步骤28得到的ωmax发送磁轴承控制器，并与ωref对比，当|ωref-ωmax|＞阈值，此时转子一阶弯曲模态频率改变，说明数学模型发生改变，需重新匹配控制参数后再开机。当|ωref-ωmax|＜阈值，此时转子一阶弯曲模态频率变化在允许范围内，说明转子数学模型未发生改变或存在轻微改变，当前控制参数仍适用，不需重新匹配控制参数，可直接开机运行。
本发明的方案，通过上位机给予转子一组正弦激振力，并获得对应电磁力F、实时位移x，通过本发明提出的转子数学模型在线识别方法，获取当前转子的数学模型，并与最初数学模型进行对比，当差异在阈值范围内，可允许正常开机。当差异超过阈值范围，不允许直接开机，需进行参数匹配修改，再开机。通过在开机前，对磁悬浮系统转子数学模型在线识别，可及时了解转子当前状态，及时发现因碰轴等意外导致的转子状态(如转子弯曲变形)发生改变，继而转子数学模拟发生改变使控制参数不匹配的问题，保证磁悬浮压缩机可靠启动。
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，通过使上位机提供给转子相应的激励信号，在激励信号的作用下，分别获得对应的磁轴承电磁力F、转子位移信号x，进而根据磁轴承电磁力F、转子位移信号x计算得到转子当下数学模型，并与转子之前数学模型进行对比，如无较大改变，则可正常开机；如出现较大改变，则重新匹配参数后再开机，解决了转子数学模拟发生改变使控制参数不匹配的问题，保证磁悬浮压缩机可靠启动。
根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮系统的控制装置的一种磁悬浮系统。该磁悬浮系统可以包括：以上所述的磁悬浮系统的控制装置。
由于本实施例的磁悬浮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，通过使上位机提供给转子相应的激励信号，在激励信号的作用下，分别获得对应的磁轴承电磁力F、转子位移信号x，进而根据磁轴承电磁力F、转子位移信号x计算得到转子当下数学模型，并与转子之前数学模型进行对比，如无较大改变，则可正常开机；如出现较大改变，则重新匹配参数后再开机，能够保证磁悬浮压缩机可靠启动。
根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮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，通过使上位机提供给转子相应的激励信号，在激励信号的作用下，分别获得对应的磁轴承电磁力F、转子位移信号x，进而根据磁轴承电磁力F、转子位移信号x计算得到转子当下数学模型，并与转子之前数学模型进行对比，如无较大改变，则可正常开机；如出现较大改变，则重新匹配参数后再开机，解决了转子装配入轴后无法有效辨识转子模型而无法获取转子当前状态的问题，有利于提升磁悬浮压缩机的启动可靠性。
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)

1.一种磁悬浮系统的控制方法，其特征在于，所述磁悬浮系统，具有磁轴承和转子(2)；所述磁悬浮系统的控制方法，包括：
在所述转子(2)与所述磁轴承之间已完成装配的情况下，获取用于激励所述转子(2)的当前激励信号；其中，用于激励所述转子(2)的当前激励信号，是与设定频率范围中的一个频率对应的激励信号，该一个频率记为当前频率；所述设定频率范围，是用于对所述转子(2)的当前数学模型进行在线识别的频率范围；
在所述当前激励信号对所述转子(2)的激励作用下，获取所述磁轴承的当前电磁参数，并获取所述转子(2)的当前位移参数；
根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子(2)的当前位移参数，确定所述转子(2)的当前数学模型；
根据所述转子(2)的当前数学模型，确定所述转子(2)的当前控制参数，以根据所述转子(2)的当前控制参数控制所述转子(2)启动。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮系统的控制方法，其特征在于，获取用于激励所述转子(2)的当前激励信号，包括：
获取由上位机提供给所述转子(2)的用于激励所述转子(2)的当前激励信号；
其中，上位机提供给所述转子(2)的当前激励信号，是按所述设定频率范围的设定频率下限至设定频率上限的频率上升方向，或按所述设定频率范围的设定频率上限至设定频率下限的频率下降方向，确定所述设定频率范围中的当前频率，并基于所述设定频率范围中的当前频率确定的激励信号。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮系统的控制方法，其特征在于，其中，
在所述磁轴承与所述转子(2)之间的气隙中，设置有霍尔传感器(1)；所述当前电磁参数，包括：当前电磁力；获取所述磁轴承的当前电磁参数，包括：
获取由所述霍尔传感器(1)采集到的所述磁轴承的磁通量，进而根据所述磁轴承的磁通量，确定所述磁轴承的当前电磁力；
和/或，
获取所述转子(2)的当前位移参数，包括：
获取由位移传感器采集到的位移电压信号，根据所述位移电压信号确定所述转子(2)的位移信号，作为所述转子(2)的当前位移参数。
4.根据权利要求1所述的磁悬浮系统的控制方法，其特征在于，根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子(2)的当前位移参数，确定所述转子(2)的当前数学模型，包括：
根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数，确定该组所述磁轴承的当前电磁参数中的最大电磁参数与最小电磁参数，将所述最大电磁参数与所述最小电磁参数之间的差值，确定为该组所述磁轴承的当前电磁参数的电磁力峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前电磁力峰峰值；
根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述转子(2)的当前位移参数，确定该组所述转子(2)的当前位移参数中的最大位移参数与最小位移参数，将所述最大位移参数与所述最小位移参数之间的差值，确定为该组所述转子(2)的当前位移参数的位移峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前位移峰峰值；
根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的所述当前电磁力峰峰值、以及所述当前电磁力峰峰值，确定所述设定频率范围内的当前频率下的幅值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前幅值；
以此循环，直至确定与所述设定频率范围内的所有当前频率对应的所有当前幅值，作为与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值；
将与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值在设定坐标系统中形成的曲线，确定为所述转子(2)的当前数学模型。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁悬浮系统的控制方法，其特征在于，根据所述转子(2)的当前数学模型，确定所述转子(2)的当前控制参数，包括：
确定所述转子(2)的当前数学模型中的当前一阶弯曲模态频率；
确定所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值是否大于设定阈值；
若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值大于设定阈值，则调节所述转子(2)的历史控制参数，得到调节控制参数，并将所述调节控制参数作为所述转子(2)的当前控制参数；
若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值小于或等于设定阈值，则将所述转子(2)的历史控制参数，作为所述转子(2)的当前控制参数。
6.一种磁悬浮系统的控制装置，其特征在于，所述磁悬浮系统，具有磁轴承和转子(2)；所述磁悬浮系统的控制装置，包括：
获取单元，被配置为在所述转子(2)与所述磁轴承之间已完成装配的情况下，获取用于激励所述转子(2)的当前激励信号；其中，用于激励所述转子(2)的当前激励信号，是与设定频率范围中的一个频率对应的激励信号，该一个频率记为当前频率；所述设定频率范围，是用于对所述转子(2)的当前数学模型进行在线识别的频率范围；
所述获取单元，还被配置为在所述当前激励信号对所述转子(2)的激励作用下，获取所述磁轴承的当前电磁参数，并获取所述转子(2)的当前位移参数；
控制单元，被配置为根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子(2)的当前位移参数，确定所述转子(2)的当前数学模型；
所述控制单元，还被配置为根据所述转子(2)的当前数学模型，确定所述转子(2)的当前控制参数，以根据所述转子(2)的当前控制参数控制所述转子(2)启动。
7.根据权利要求6所述的磁悬浮系统的控制装置，其特征在于，所述获取单元，获取用于激励所述转子(2)的当前激励信号，包括：
获取由上位机提供给所述转子(2)的用于激励所述转子(2)的当前激励信号；
其中，上位机提供给所述转子(2)的当前激励信号，是按所述设定频率范围的设定频率下限至设定频率上限的频率上升方向，或按所述设定频率范围的设定频率上限至设定频率下限的频率下降方向，确定所述设定频率范围中的当前频率，并基于所述设定频率范围中的当前频率确定的激励信号。
8.根据权利要求6所述的磁悬浮系统的控制装置，其特征在于，其中，
在所述磁轴承与所述转子(2)之间的气隙中，设置有霍尔传感器(1)；所述当前电磁参数，包括：当前电磁力；所述获取单元，获取所述磁轴承的当前电磁参数，包括：
获取由所述霍尔传感器(1)采集到的所述磁轴承的磁通量，进而根据所述磁轴承的磁通量，确定所述磁轴承的当前电磁力；
和/或，
所述获取单元，获取所述转子(2)的当前位移参数，包括：
获取由位移传感器采集到的位移电压信号，根据所述位移电压信号确定所述转子(2)的位移信号，作为所述转子(2)的当前位移参数。
9.根据权利要求6所述的磁悬浮系统的控制装置，其特征在于，所述控制单元，根据与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数、以及一组所述转子(2)的当前位移参数，确定所述转子(2)的当前数学模型，包括：
根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述磁轴承的当前电磁参数，确定该组所述磁轴承的当前电磁参数中的最大电磁参数与最小电磁参数，将所述最大电磁参数与所述最小电磁参数之间的差值，确定为该组所述磁轴承的当前电磁参数的电磁力峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前电磁力峰峰值；
根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的一组所述转子(2)的当前位移参数，确定该组所述转子(2)的当前位移参数中的最大位移参数与最小位移参数，将所述最大位移参数与所述最小位移参数之间的差值，确定为该组所述转子(2)的当前位移参数的位移峰峰值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前位移峰峰值；
根据与所述设定频率范围内的当前频率对应的所述当前电磁力峰峰值、以及所述当前电磁力峰峰值，确定所述设定频率范围内的当前频率下的幅值，记为与所述设定频率范围内的当前频率对应的当前幅值；
以此循环，直至确定与所述设定频率范围内的所有当前频率对应的所有当前幅值，作为与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值；
将与所述设定频率范围内的一组当前频率对应的一组当前幅值在设定坐标系统中形成的曲线，确定为所述转子(2)的当前数学模型。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的磁悬浮系统的控制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述转子(2)的当前数学模型，确定所述转子(2)的当前控制参数，包括：
确定所述转子(2)的当前数学模型中的当前一阶弯曲模态频率；
确定所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值是否大于设定阈值；
若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值大于设定阈值，则调节所述转子(2)的历史控制参数，得到调节控制参数，并将所述调节控制参数作为所述转子(2)的当前控制参数；
若所述当前一阶弯曲模态频率与理论阶弯曲模态频率之间差值的绝对值小于或等于设定阈值，则将所述转子(2)的历史控制参数，作为所述转子(2)的当前控制参数。
11.一种磁悬浮系统，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系统的控制方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117515033B (zh) * 2024-01-08 2024-03-29 山东天瑞重工有限公司 一种转子跨越临界转速的升速方法、控制装置及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102169046A (zh) * 2010-12-22 2011-08-31 北京航空航天大学 一种磁悬浮机电设备弹性模态在线测试系统
CN108087423A (zh) * 2017-11-08 2018-05-29 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种磁悬浮轴承的控制装置、磁悬浮轴承及其控制方法
CN110657159A (zh) * 2019-09-24 2020-01-07 东北大学 一种磁悬浮轴承稳定控制装置及方法
CN110762120A (zh) * 2019-11-18 2020-02-07 南京航空航天大学 一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法
CN112096737A (zh) * 2020-09-16 2020-12-18 华中科技大学 一种磁悬浮轴承-转子装置的控制方法和控制系统
CN112983989A (zh) * 2021-03-05 2021-06-18 广东美的暖通设备有限公司 一种磁悬浮轴承及其控制方法和系统
CN113237659A (zh) * 2021-05-19 2021-08-10 南京航空航天大学 一种磁悬浮旋转机械系统在线频率响应测试方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102169046A (zh) * 2010-12-22 2011-08-31 北京航空航天大学 一种磁悬浮机电设备弹性模态在线测试系统
CN108087423A (zh) * 2017-11-08 2018-05-29 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种磁悬浮轴承的控制装置、磁悬浮轴承及其控制方法
CN110657159A (zh) * 2019-09-24 2020-01-07 东北大学 一种磁悬浮轴承稳定控制装置及方法
CN110762120A (zh) * 2019-11-18 2020-02-07 南京航空航天大学 一种基于磁悬浮轴承转子系统的高回转精度控制方法
CN112096737A (zh) * 2020-09-16 2020-12-18 华中科技大学 一种磁悬浮轴承-转子装置的控制方法和控制系统
CN112983989A (zh) * 2021-03-05 2021-06-18 广东美的暖通设备有限公司 一种磁悬浮轴承及其控制方法和系统
CN113237659A (zh) * 2021-05-19 2021-08-10 南京航空航天大学 一种磁悬浮旋转机械系统在线频率响应测试方法

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