本申請涉及無軸承永磁電機(jī)控制領(lǐng)域，且特別是有關(guān)于一種無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
1、無軸承永磁電機(jī)因?qū)⒋艖腋〖夹g(shù)與永磁電機(jī)相結(jié)合而具有無機(jī)械磨損、不需潤滑、高功率密度的技術(shù)特點(diǎn)，這使它成為半導(dǎo)體制造、醫(yī)療與制藥等高潔凈度電氣驅(qū)動領(lǐng)域的最佳選擇。在無軸承永磁電機(jī)中，轉(zhuǎn)子精確穩(wěn)定的徑向懸浮控制是電機(jī)系統(tǒng)高性能可靠運(yùn)行的重要前提。然而，泵室加工不規(guī)則、傳感器裝配誤差、溫度漂移等一系列非理想因素不可避免會產(chǎn)生徑向位移檢測誤差，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子懸浮偏心問題，即徑向位移傳感器中心與定子幾何中心存在固定偏差。轉(zhuǎn)子懸浮偏心問題會形成偏心擾動磁拉力作用于轉(zhuǎn)子，使徑向位移脈動增大，嚴(yán)重情況下轉(zhuǎn)子甚至面臨碰壁失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，給徑向懸浮控制帶來極大挑戰(zhàn)。此外，轉(zhuǎn)子懸浮偏心還會引發(fā)機(jī)殼振動等問題。為了減小徑向位移脈動，現(xiàn)有方案通過諧振控制、擾動觀測等技術(shù)對偏心擾動磁拉力進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測與補(bǔ)償，然而本質(zhì)上卻無法改變轉(zhuǎn)子懸浮偏心的狀態(tài)，還會導(dǎo)致系統(tǒng)額外損耗。
2、因此，亟需一種能解決轉(zhuǎn)子懸浮偏心問題的方法，保證無軸承永磁電機(jī)的高性能可靠運(yùn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請針對無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心而引起的徑向位移脈動大的問題，提供一種無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，使轉(zhuǎn)子位置自尋優(yōu)補(bǔ)償至定子中心位置，以減小轉(zhuǎn)子徑向位移脈動與電機(jī)機(jī)殼振動。
2、為達(dá)到上述目的，本申請技術(shù)方案是：
3、一種無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，包括，
4、步驟s1：位移諧波幅值計(jì)算：根據(jù)轉(zhuǎn)子徑向位移信號和轉(zhuǎn)子角速度信號獲取徑向位移二倍頻諧波分量的幅值，根據(jù)位移諧波幅值計(jì)算結(jié)果得到價(jià)值函數(shù)；
5、步驟s2：偏心矢量迭代搜索判斷：判斷價(jià)值函數(shù)是否大于啟動閾值，若是，則啟動偏心矢量迭代搜索算法，進(jìn)入步驟s3；若否，則停止偏心矢量迭代搜索算法，進(jìn)入步驟s5；
6、步驟s3：根據(jù)價(jià)值函數(shù)進(jìn)行搜索方向判斷；
7、步驟s4：根據(jù)搜索方向判斷結(jié)果更新搜索方向矢量；
8、步驟s5：更新偏心矢量；
9、步驟s6：將當(dāng)前時(shí)刻偏心矢量作為偏心補(bǔ)償進(jìn)行徑向懸浮控制，返回步驟s1。
10、可選的，轉(zhuǎn)子的徑向位移信號包括：轉(zhuǎn)子在x方向的位移信號、轉(zhuǎn)子在y方向的位移信號；
11、采用傅里葉級數(shù)離散計(jì)算方法分別計(jì)算x方向的位移與y方向的位移中二倍頻諧波的正弦分量的幅值和余弦分量的幅值，表示為：
12、
13、式中，t為離散采樣周期，n為離散積分周期數(shù)，ω為轉(zhuǎn)子角速度信號，dx為轉(zhuǎn)子在x方向的位移信號，dy為轉(zhuǎn)子在y方向的位移信號，ax為x方向二倍頻諧波的正弦分量的幅值，bx表示x方向二倍頻諧波的余弦分量的幅值，ay為y方向二倍頻諧波的正弦分量的幅值，by為y方向二倍頻諧波的余弦分量的幅值，n表示離散采樣信號計(jì)數(shù)，dx(nt)為轉(zhuǎn)子在x方向第n個(gè)采樣周期所獲得的離散采樣信號，dy(nt)為轉(zhuǎn)子在y方向第n個(gè)采樣周期所獲得的離散采樣信號；
14、徑向位移二倍頻諧波分量的幅值表示為：
15、
16、其中，ax表示x方向位移二倍頻諧波分量的幅值，ay表示y方向位移二倍頻諧波分量的幅值。
17、可選的，價(jià)值函數(shù)表達(dá)式包括：兼有x方向位移二倍頻諧波分量的幅值與y方向位移二倍頻諧波分量的幅值且兩部分權(quán)重相同的組合形式。
18、可選的，啟動閾值初始設(shè)定為轉(zhuǎn)子懸浮偏心2％情況下的價(jià)值函數(shù)。
19、可選的，判斷當(dāng)前時(shí)刻價(jià)值函數(shù)是否小于等于上一時(shí)刻價(jià)值函數(shù)，若是，則判斷搜索方向正確；若否，則判斷搜索方向錯(cuò)誤。
20、可選的，當(dāng)搜索方向正確時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻搜索方向矢量與上一時(shí)刻搜索方向矢量保持相同；當(dāng)搜索方向錯(cuò)誤時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻搜索方向矢量由上一時(shí)刻搜索方向矢量根據(jù)方向切換矩陣變換后得到。
21、可選的，當(dāng)偏心矢量迭代搜索算法啟動時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻偏心矢量由上一時(shí)刻偏心矢量加上當(dāng)前時(shí)刻搜索方向矢量與搜索步長r的乘積得到；當(dāng)偏心矢量迭代搜索算法停止時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻偏心矢量與上一時(shí)刻偏心矢量保持相同。
22、可選的，將當(dāng)前時(shí)刻偏心矢量作為偏心補(bǔ)償進(jìn)行徑向懸浮控制，包括：將設(shè)定的參考位移與轉(zhuǎn)子徑向位移信號反饋及迭代搜索出的偏心補(bǔ)償作差，通過pid控制調(diào)節(jié)，輸出主動控制信號進(jìn)行徑向懸浮控制。
23、可選的，在計(jì)算徑向位移二倍頻諧波分量的幅值之前，還包括：初始化偏心矢量與搜索方向矢量的值；搜索方向矢量為幅值恒定為1的單位矢量，搜索方向矢量的初始值的方向包括0到360度之間的任意方向。
24、一種無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償系統(tǒng)，包括：一個(gè)或多個(gè)處理器；存儲裝置，用于存儲一個(gè)或多個(gè)程序當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)如上述中任一項(xiàng)所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，并根據(jù)所述無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法對無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償。
25、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述中任一項(xiàng)所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法。
26、本申請?zhí)岢龅臒o軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法、系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，可有效解決傳感器裝配誤差、溫漂等非理想因素所引起的轉(zhuǎn)子懸浮偏心問題，使徑向位移傳感器中心自尋優(yōu)補(bǔ)償至定子中心位置，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子最優(yōu)位置懸浮。本申請的方法從徑向位移信號本身中辨識懸浮偏心信息，并基于迭代搜索方法對懸浮偏心進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，既不依賴于精確的數(shù)學(xué)模型，也不需要額外的硬件裝置，實(shí)現(xiàn)簡單而補(bǔ)償效果較好。同時(shí)本申請減小轉(zhuǎn)子徑向位移脈動，提高無軸承永磁電機(jī)徑向懸浮控制精度，也具有抑制電機(jī)機(jī)殼振動、降低系統(tǒng)額外損耗的功能。
27、為讓申請的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。
1.一種無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，其特征在于，包括，
2.如權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，其特征在于，轉(zhuǎn)子的徑向位移信號包括：轉(zhuǎn)子在x方向的位移信號、轉(zhuǎn)子在y方向的位移信號；
3.如權(quán)利要求2所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，其特征在于，價(jià)值函數(shù)表達(dá)式包括：兼有x方向位移二倍頻諧波分量的幅值與y方向位移二倍頻諧波分量的幅值且兩部分權(quán)重相同的組合形式。
4.如權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，其特征在于，啟動閾值初始設(shè)定為轉(zhuǎn)子懸浮偏心2％情況下的價(jià)值函數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，其特征在于，判斷當(dāng)前時(shí)刻價(jià)值函數(shù)是否小于等于上一時(shí)刻價(jià)值函數(shù)，若是，則判斷搜索方向正確；若否，則判斷搜索方向錯(cuò)誤。
6.如權(quán)利要求5所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，其特征在于，當(dāng)搜索方向正確時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻搜索方向矢量與上一時(shí)刻搜索方向矢量保持相同；當(dāng)搜索方向錯(cuò)誤時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻搜索方向矢量由上一時(shí)刻搜索方向矢量根據(jù)方向切換矩陣變換后得到。
7.如權(quán)利要求6所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，其特征在于，當(dāng)偏心矢量迭代搜索算法啟動時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻偏心矢量由上一時(shí)刻偏心矢量加上當(dāng)前時(shí)刻搜索方向矢量與搜索步長r的乘積得到；當(dāng)偏心矢量迭代搜索算法停止時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻偏心矢量與上一時(shí)刻偏心矢量保持相同。
8.如權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，其特征在于，將當(dāng)前時(shí)刻偏心矢量作為偏心補(bǔ)償進(jìn)行徑向懸浮控制，包括：將設(shè)定的參考位移與轉(zhuǎn)子徑向位移信號反饋及迭代搜索出的偏心補(bǔ)償作差，通過pid控制調(diào)節(jié)，輸出主動控制信號進(jìn)行徑向懸浮控制。
9.如權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，其特征在于，在計(jì)算徑向位移二倍頻諧波分量的幅值之前，還包括：初始化偏心矢量與搜索方向矢量的值；搜索方向矢量為幅值恒定為1的單位矢量，搜索方向矢量的初始值的方向包括0到360度之間的任意方向。
10.一種無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括：一個(gè)或多個(gè)處理器；存儲裝置，用于存儲一個(gè)或多個(gè)程序當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法，并根據(jù)所述無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法對無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償。
11.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的無軸承永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補(bǔ)償方法。