一种磁悬浮轴承控制方法

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮轴承控制方法，属于轴承控制技术领域。

背景技术

现有技术中的磁悬浮轴承一般都采用数量上相对单一的传感器通过算法上的改良实现对转子稳定的控制，典型如申请号为CN202310985811.0的中国专利公开的磁悬浮轴承控制器及其供电控制方法、装置和存储介质，采用声音传感器和温度传感器实现对轴承运行状态的判断，又如申请号为CN202110680513.1的中国专利公开的一种磁悬浮轴承的控制装置、方法和磁悬浮轴承系统，采用位置摆放呈180°的成对的位移传感器实现对转子运行状态的判断。

这些方案中对于确定转子运行状态的确定，都需要进行较为复杂的计算，在低速状态下问题不大，但在高速、超高速状态下由于需要耗费较多机器周期进行计算，导致控制系统精度严重受到限制，精确程度和控制精细度都受限，以至于最终直接导致磁悬浮轴承的应用受到限制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种磁悬浮轴承控制方法，该磁悬浮轴承控制方法基于向量和矩阵转换的方式，能够以极快速度对磁悬浮轴承进行调整控制，从而有效提升对磁悬浮轴承的控制精度，有效提升精确程度和控制精细度。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种磁悬浮轴承控制方法，包括以下步骤：

S1、缓存位置数据：读取多个线圈组和多个磁传感器的安装位置数据，对应计算线圈组的控制转换矩阵和磁传感器的偏转转换矩阵，并缓存；

S2、获取传感数据：从多个磁传感器并行获取电流读值；

S3、计算偏转向量：基于多个电流读值，根据偏转转换矩阵计算轴承中心轴相对于轴承中心线的偏转向量；

S4、计算控制向量：根据偏转向量计算控制向量，该控制向量为控制线圈组电流使轴承中心轴回归轴承中心线的控制向量；

S5、计算控制偏转矩阵：基于控制向量，根据控制转换矩阵计算多个线圈组的控制偏转矩阵；

S6、叠加控制数据：将控制偏转矩阵叠加至多个线圈组的控制电流数值上，得到多个线圈组的电流控制量；

S7、输出控制：将电流控制量发送至线圈组的控制机构对应执行控制。

所述线圈组和磁传感器的数量均为八个。

所述多个线圈组和多个磁传感器的安装位置数据均以相对于轴承中心线的角度和距离表示。

所述步骤S4中，根据偏转向量计算控制向量为，对偏转向量取反值。

所述步骤S3中，先将多个电流读值按序组合为向量。

所述偏转向量由偏转角度和偏转位移量组合得到。

所述控制向量由纠偏角度和纠偏位移量组合得到。

所述步骤S7之后，返回至步骤S2。

所述步骤S2至步骤S7的运行周期为100ns。

本发明的有益效果在于：基于向量和矩阵转换的方式，能够以极快速度对磁悬浮轴承进行调整控制，从而有效提升对磁悬浮轴承的控制精度，有效提升精确程度和控制精细度，便于更广泛地应用磁悬浮轴承技术，能够有效应对高速旋转和高负载，且能确保长期运行的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明至少一种实施方式的流程示意图；

图2是本发明中磁传感器组和线圈组的动作原理示意图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

本发明的第一实施方式涉及如图1所示的一种磁悬浮轴承控制方法，包括以下步骤：

S1、缓存位置数据：读取多个线圈组和多个磁传感器的安装位置数据，对应计算线圈组的控制转换矩阵和磁传感器的偏转转换矩阵，并缓存；

S2、获取传感数据：从多个磁传感器并行获取电流读值；

S3、计算偏转向量：基于多个电流读值，根据偏转转换矩阵计算轴承中心轴相对于轴承中心线的偏转向量；

S4、计算控制向量：根据偏转向量计算控制向量，该控制向量为控制线圈组电流使轴承中心轴回归轴承中心线的控制向量；

S5、计算控制偏转矩阵：基于控制向量，根据控制转换矩阵计算多个线圈组的控制偏转矩阵；

S6、叠加控制数据：将控制偏转矩阵叠加至多个线圈组的控制电流数值上，得到多个线圈组的电流控制量；

S7、输出控制：将电流控制量发送至线圈组的控制机构对应执行控制。

进一步的，步骤S7之后，返回至步骤S2。

进一步的，步骤S2至步骤S7的运行周期为100ns。一般的，上述步骤可采用TMS320系列DSP芯片实现，只要最大运算速度大于200MHz即可，上述步骤运行一次，基于DSP可以直接处理矩阵运算的特性，共计最小耗费不到20个计算周期。

上述偏转转换矩阵和控制转换矩阵均主要用于进行数据转换，基于矩阵运算简单快速直接的特性，本发明相对于现有技术可以大幅提升控制速度。

本发明的第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要在于技术细节的优选设置，线圈组和磁传感器的数量均为八个。

进一步的，多个线圈组和多个磁传感器的安装位置数据均以相对于轴承中心线的角度和距离表示。

优选的，步骤S4中，根据偏转向量计算控制向量为，对偏转向量取反值。

进一步的，步骤S3中，先将多个电流读值按序组合为向量。进一步的，偏转向量由偏转角度和偏转位移量组合得到。

进一步的，控制向量由纠偏角度和纠偏位移量组合得到。