一种磁轴承的控制方法、装置、磁轴承和存储介质与流程

本发明属于磁悬浮，具体涉及一种磁轴承的控制方法、装置、磁轴承和存储介质，尤其涉及一种磁轴承的电流故障检测及控制方法、装置、磁轴承和存储介质。

背景技术：

1、磁轴承控制系统(即磁悬浮磁轴承的控制系统)，由位移外环(即外环为位移环)和电流内环(即内环为电流环)组成。在位移环中，位移传感器实时检测磁轴承转子的反馈位置偏离参考位置的变化量，即磁轴承转子的参考位置与反馈位置之间的差值；将参考位置与反馈位置之间的差值，通过位置调节器pid进行调节，得到参考电流，根据控制参考电流对磁轴承线圈进行控制，实现位移环的控制。在电流环中，电流传感器实时采样磁轴承线圈的电流，得到磁轴承线圈的反馈电流，将参考电流与反馈电流之间的差值进行pi调节之后，得到pwm信号；通过功率放大器后，得到磁轴承线圈的电流控制信号，根据磁轴承线圈的电流控制信号，控制磁轴承线圈电流的大小，进而实现对磁轴承转子的悬浮位置的控制，使磁轴承转子稳定悬浮于给定的参考位置。

2、磁悬浮控制系统应用于制冷离心压缩机时，由于磁轴承转子不平衡残余分量的存在，磁轴承转子会受到不平衡干扰力，在磁轴承转子稳定悬浮的过程中，磁轴承转子径向的磁轴承线圈电流产生的电磁力，用于抵抗磁轴承转子的重力和不平衡干扰力；即，在磁轴承转子稳定悬浮的过程中，磁轴承转子径向的磁轴承线圈电流为正弦(余弦)电流信号。而一旦电流传感器损坏或其他原因(如磁轴承控制器中的功率器件断路等)，将导致电流环无反馈电流，将电流环的参考电流与反馈电流的差值经过pi计算，就会输出一个很大的调制值，进而产生大电流，使得电流环失去电流跟踪功能，磁轴承控制失效，磁轴承转子与磁轴承发生碰撞。

3、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。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种磁轴承的控制方法、装置、磁轴承和存储介质，以解决在磁轴承控制系统的电流环中，根据位移环给出的参考电流、以及电流传感器采集到的磁轴承线圈的反馈电流之间的差值确定pwm信号，对磁轴承线圈的电流大小进行控制，但是，一旦遇到电流传感器损坏或磁轴承控制器中功率器件断路等情况，电流环将接收不到反馈电流，这种情况下电流环将会给出一个调制值比较大的pwm信号，使得电流环失去电流跟踪功能，导致磁轴承控制失效而使磁轴承转子与磁轴承发生碰撞，大大影响了磁轴承的可靠性和安全性的问题，达到通过结合上一采样时刻采样到的磁轴承线圈电流与当前时刻采样到的磁轴承线圈电流，确定磁轴承线圈电流是否异常，并在磁轴承线圈电流异常时调整电流环的反馈电流，避免磁轴承失效，进而避免磁轴承转子与磁轴承发生碰撞，保证磁轴承转子稳定悬浮，有利于提升磁轴承的可靠性和安全性的效果。

2、本发明提供一种磁轴承的控制方法中，所述磁轴承，具有磁轴承转子和磁轴承线圈；所述磁轴承线圈的数量为n个，n为正整数；所述磁轴承的控制方法，包括：按设定的采样周期中的采样时刻，采样所述磁轴承转子的当前位置，记为所述磁轴承转子的反馈位置；以及，采样n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈的当前电流，记为每个所述磁轴承线圈的反馈电流；根据预设的目标位置、所述磁轴承转子的反馈位置、以及每个所述磁轴承线圈的反馈电流，执行预设的位移环的控制逻辑、以及预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置；在所述磁轴承转子已悬浮于预设的目标位置、且所述磁轴承转子的悬浮稳定程度达到设定稳定程度的情况下，记录控制所述磁轴承转子当前悬浮于预设的目标位置时所基于的每个所述磁轴承线圈的反馈电流，记为上一采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流；在基于当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，结合上一采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流，确定当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流是否出现异常；若确定当前采样时刻的n个所述磁轴承线圈的反馈电流中有任一个所述磁轴承线圈的反馈电流未出现异常，则在基于当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，继续结合当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置；若确定当前采样时刻的n个所述磁轴承线圈的反馈电流中有任一个所述磁轴承线圈的反馈电流已出现异常，则在基于当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，结合当前时刻的该一个所述磁轴承线圈的参考电流执行预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置；其中，当前时刻的该一个所述磁轴承线圈的参考电流，是当前时刻执行预设的位移环的控制逻辑得到的。

3、在一些实施方式中，根据预设的目标位置、所述磁轴承转子的反馈位置、以及每个所述磁轴承线圈的反馈电流，执行预设的位移环的控制逻辑、以及预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置，包括：根据预设的目标位置、以及所述磁轴承转子的反馈位置，执行预设的位移环的控制逻辑，确定n个所述磁轴承线圈的参考电流；针对n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈，根据n个所述磁轴承线圈的参考电流、以及每个所述磁轴承线圈的反馈电流，执行预设的电流环的控制逻辑，确定该一个所述磁轴承线圈的电流控制信号，得到n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈的电流控制信号；根据每个所述磁轴承线圈的电流控制信号，控制该一个所述磁轴承线圈的电流，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置。

4、在一些实施方式中，根据预设的目标位置、以及所述磁轴承转子的反馈位置，执行预设的位移环的控制逻辑，确定n个所述磁轴承线圈的参考电流，包括：将预设的目标位置、以及所述磁轴承转子的反馈位置之间的差值，经pid处理后，得到参考值，作为n个所述磁轴承线圈的参考电流；根据n个所述磁轴承线圈的参考电流、以及每个所述磁轴承线圈的反馈电流，执行预设的电流环的控制逻辑，确定该一个所述磁轴承线圈的电流控制信号，得到n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈的电流控制信号，包括：将n个所述磁轴承线圈的参考电流、以及每个所述磁轴承线圈的反馈电流之间的差值，经pi处理后，得到pwm信号，作为每个所述磁轴承线圈的电流控制信号。

5、在一些实施方式中，在基于当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，结合上一采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流，确定当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流是否出现异常，包括：在基于当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，确定上一采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流、以及当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流之间的差值绝对值；确定该差值绝对值是否小于预设阈值：若是则确定当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流未出现异常，若否则当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流已出现异常。

6、在一些实施方式中，在基于当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，结合当前时刻的该一个所述磁轴承线圈的参考电流执行预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置，包括：在基于当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，将当前时刻的n个所述磁轴承线圈的参考电流与预设系数的乘积，作为新的当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流；根据n个所述磁轴承线圈的参考电流、以及新的当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流，执行预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置。

7、在一些实施方式中，所述磁轴承的控制方法，还包括：以n位二进制信息显示的方式，对n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈的反馈电流是否出现异常的情况进行显示：若已出现故障则在n位二进制信息中显示第一电平信号，若未出现故障则在n位二进制信息中显示第二电平信号；其中，在n个所述磁轴承线圈中，第1个所述磁轴承线圈的反馈电流是否出现异常的情况，显示在n位二进制信息中的第1位置，依次类推，实现对n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈的反馈电流是否出现异常的情况的显示。

8、与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种磁轴承的控制装置中，所述磁轴承，具有磁轴承转子和磁轴承线圈；所述磁轴承线圈的数量为n个，n为正整数；所述磁轴承的控制装置，包括：采样单元，被配置为按设定的采样周期中的采样时刻，采样所述磁轴承转子的当前位置，记为所述磁轴承转子的反馈位置；以及，采样n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈的当前电流，记为每个所述磁轴承线圈的反馈电流；控制单元，被配置为根据预设的目标位置、所述磁轴承转子的反馈位置、以及每个所述磁轴承线圈的反馈电流，执行预设的位移环的控制逻辑、以及预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置；所述控制单元，还被配置为在所述磁轴承转子已悬浮于预设的目标位置、且所述磁轴承转子的悬浮稳定程度达到设定稳定程度的情况下，记录控制所述磁轴承转子当前悬浮于预设的目标位置时所基于的每个所述磁轴承线圈的反馈电流，记为上一采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流；所述控制单元，还被配置为在基于当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，结合上一采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流，确定当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流是否出现异常；所述控制单元，还被配置为若确定当前采样时刻的n个所述磁轴承线圈的反馈电流中有任一个所述磁轴承线圈的反馈电流未出现异常，则在基于当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，继续结合当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置；所述控制单元，还被配置为若确定当前采样时刻的n个所述磁轴承线圈的反馈电流中有任一个所述磁轴承线圈的反馈电流已出现异常，则在基于当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，结合当前时刻的该一个所述磁轴承线圈的参考电流执行预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置；其中，当前时刻的该一个所述磁轴承线圈的参考电流，是当前时刻执行预设的位移环的控制逻辑得到的。

9、在一些实施方式中，所述控制单元，根据预设的目标位置、所述磁轴承转子的反馈位置、以及每个所述磁轴承线圈的反馈电流，执行预设的位移环的控制逻辑、以及预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置，包括：根据预设的目标位置、以及所述磁轴承转子的反馈位置，执行预设的位移环的控制逻辑，确定n个所述磁轴承线圈的参考电流；针对n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈，根据n个所述磁轴承线圈的参考电流、以及每个所述磁轴承线圈的反馈电流，执行预设的电流环的控制逻辑，确定该一个所述磁轴承线圈的电流控制信号，得到n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈的电流控制信号；根据每个所述磁轴承线圈的电流控制信号，控制该一个所述磁轴承线圈的电流，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置。

10、在一些实施方式中，所述控制单元，根据预设的目标位置、以及所述磁轴承转子的反馈位置，执行预设的位移环的控制逻辑，确定n个所述磁轴承线圈的参考电流，包括：将预设的目标位置、以及所述磁轴承转子的反馈位置之间的差值，经pid处理后，得到参考值，作为n个所述磁轴承线圈的参考电流；所述控制单元，根据n个所述磁轴承线圈的参考电流、以及每个所述磁轴承线圈的反馈电流，执行预设的电流环的控制逻辑，确定该一个所述磁轴承线圈的电流控制信号，得到n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈的电流控制信号，包括：将n个所述磁轴承线圈的参考电流、以及每个所述磁轴承线圈的反馈电流之间的差值，经pi处理后，得到pwm信号，作为每个所述磁轴承线圈的电流控制信号。

11、在一些实施方式中，所述控制单元，在基于当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，结合上一采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流，确定当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流是否出现异常，包括：在基于当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，确定上一采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流、以及当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流之间的差值绝对值；确定该差值绝对值是否小于预设阈值：若是则确定当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流未出现异常，若否则当前采样时刻的每个所述磁轴承线圈的反馈电流已出现异常。

12、在一些实施方式中，所述控制单元，在基于当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，结合当前时刻的该一个所述磁轴承线圈的参考电流执行预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置，包括：在基于当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流执行预设的电流环的控制逻辑时，将当前时刻的n个所述磁轴承线圈的参考电流与预设系数的乘积，作为新的当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流；根据n个所述磁轴承线圈的参考电流、以及新的当前采样时刻的该一个所述磁轴承线圈的反馈电流，执行预设的电流环的控制逻辑，以控制所述磁轴承转子悬浮于预设的目标位置。

13、在一些实施方式中，所述控制单元，还被配置为以n位二进制信息显示的方式，对n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈的反馈电流是否出现异常的情况进行显示：若已出现故障则在n位二进制信息中显示第一电平信号，若未出现故障则在n位二进制信息中显示第二电平信号；其中，在n个所述磁轴承线圈中，第1个所述磁轴承线圈的反馈电流是否出现异常的情况，显示在n位二进制信息中的第1位置，依次类推，实现对n个所述磁轴承线圈中每个所述磁轴承线圈的反馈电流是否出现异常的情况的显示。

14、与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种磁轴承，包括：以上所述的磁轴承的控制装置。

15、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轴承的控制方法。

16、由此，本发明的方案，通过按不同的采样时刻构成的设定采样周期对磁轴承线圈电流进行采样，对每个采样时刻采样到的磁轴承线圈电流进行一次延时保存，直至该采样时刻的下一采样时刻的磁轴承线圈电流采样完毕、且待电流环基于该采样时刻的下一采样时刻的磁轴承线圈电流进行pi控制完毕之后再清除已保存的该采样时刻的磁轴承线圈电流；在电流环的控制中，将上一采样时刻采样到的磁轴承线圈电流进行一次延时保存，若当前采样时刻采样到的磁轴承线圈电流与保存的上一采样时刻采样到的磁轴承线圈电流之间的差值的绝对值超过设定阈值，则确定磁轴承线圈电流异常，则调整电流环的反馈电流，即当前时刻的电流参考值乘以一个接近1的增益赋予电流反馈信号，正常进行电流pi控制，保证磁轴承转子的稳定悬浮，从而，通过结合上一采样时刻采样到的磁轴承线圈电流与当前时刻采样到的磁轴承线圈电流，确定磁轴承线圈电流是否异常，并在磁轴承线圈电流异常时调整电流环的反馈电流，避免磁轴承失效，进而避免磁轴承转子与磁轴承发生碰撞，保证磁轴承转子稳定悬浮，有利于提升磁轴承的可靠性和安全性。

17、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。

18、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。