本申請涉及無軸承永磁電機控制領域，且特別是有關于一種無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法、系統(tǒng)及計算機程序產(chǎn)品。
背景技術：
1、無軸承永磁電機因?qū)⒋艖腋〖夹g與永磁電機相結(jié)合而具有無機械磨損、不需潤滑、高功率密度的技術特點，這使它成為半導體制造、醫(yī)療與制藥等高潔凈度電氣驅(qū)動領域的最佳選擇。在無軸承永磁電機中，轉(zhuǎn)子精確穩(wěn)定的徑向懸浮控制是電機系統(tǒng)高性能可靠運行的重要前提。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，進而導致轉(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，嚴重情況下轉(zhuǎn)子甚至面臨碰壁失穩(wěn)風險，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、擾動觀測等技術對偏心擾動磁拉力進行實時觀測與補償，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的高性能可靠運行。
技術實現(xiàn)思路
1、本申請針對無軸承永磁電機轉(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轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法、系統(tǒng)及計算機程序產(chǎn)品，使轉(zhuǎn)子位置自尋優(yōu)補償至定子中心位置，以減小轉(zhuǎn)子徑向位移脈動與電機機殼振動。
2、為達到上述目的，本申請技術方案是：
3、一種無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，包括，
4、步驟s1：位移諧波幅值計算：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)位移諧波幅值計算結(jié)果得到價值函數(shù)；
5、步驟s2：偏心矢量迭代搜索判斷：判斷價值函數(shù)是否大于啟動閾值，若是，則啟動偏心矢量迭代搜索算法，進入步驟s3；若否，則停止偏心矢量迭代搜索算法，進入步驟s5；
6、步驟s3：根據(jù)價值函數(shù)進行搜索方向判斷；
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：將當前時刻偏心矢量作為偏心補償進行徑向懸浮控制，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)離散計算方法分別計算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數(shù)，dx(nt)為轉(zhuǎn)子在x方向第n個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，價值函數(shù)表達式包括：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，啟動閾值初始設定為轉(zhuǎn)子懸浮偏心2％情況下的價值函數(shù)。
19、可選的，判斷當前時刻價值函數(shù)是否小于等于上一時刻價值函數(shù)，若是，則判斷搜索方向正確；若否，則判斷搜索方向錯誤。
20、可選的，當搜索方向正確時，則當前時刻搜索方向矢量與上一時刻搜索方向矢量保持相同；當搜索方向錯誤時，則當前時刻搜索方向矢量由上一時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，當偏心矢量迭代搜索算法啟動時，則當前時刻偏心矢量由上一時刻偏心矢量加上當前時刻搜索方向矢量與搜索步長r的乘積得到；當偏心矢量迭代搜索算法停止時，則當前時刻偏心矢量與上一時刻偏心矢量保持相同。
22、可選的，將當前時刻偏心矢量作為偏心補償進行徑向懸浮控制，包括：將設定的參考位移與轉(zhuǎn)子徑向位移信號反饋及迭代搜索出的偏心補償作差，通過pid控制調(diào)節(jié)，輸出主動控制信號進行徑向懸浮控制。
23、可選的，在計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轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償系統(tǒng)，包括：一個或多個處理器；存儲裝置，用于存儲一個或多個程序當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)如上述中任一項所述的無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，并根據(jù)所述無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法對無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子進行懸浮偏心自尋優(yōu)補償。
25、一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述中任一項所述的無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法。
26、本申請?zhí)岢龅臒o軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法、系統(tǒng)及計算機程序產(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)補償至定子中心位置，實現(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行實時補償，既不依賴于精確的數(shù)學模型，也不需要額外的硬件裝置，實現(xiàn)簡單而補償效果較好。同時本申請減小轉(zhuǎn)子徑向位移脈動，提高無軸承永磁電機徑向懸浮控制精度，也具有抑制電機機殼振動、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)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。
1.一種無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，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轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，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轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，其特征在于，價值函數(shù)表達式包括：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轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，其特征在于，啟動閾值初始設定為轉(zhuǎn)子懸浮偏心2％情況下的價值函數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，其特征在于，判斷當前時刻價值函數(shù)是否小于等于上一時刻價值函數(shù)，若是，則判斷搜索方向正確；若否，則判斷搜索方向錯誤。
6.如權(quán)利要求5所述的無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，其特征在于，當搜索方向正確時，則當前時刻搜索方向矢量與上一時刻搜索方向矢量保持相同；當搜索方向錯誤時，則當前時刻搜索方向矢量由上一時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轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，其特征在于，當偏心矢量迭代搜索算法啟動時，則當前時刻偏心矢量由上一時刻偏心矢量加上當前時刻搜索方向矢量與搜索步長r的乘積得到；當偏心矢量迭代搜索算法停止時，則當前時刻偏心矢量與上一時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轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，其特征在于，將當前時刻偏心矢量作為偏心補償進行徑向懸浮控制，包括：將設定的參考位移與轉(zhuǎn)子徑向位移信號反饋及迭代搜索出的偏心補償作差，通過pid控制調(diào)節(jié)，輸出主動控制信號進行徑向懸浮控制。
9.如權(quán)利要求1所述的無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，其特征在于，在計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轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償系統(tǒng)，其特征在于，包括：一個或多個處理器；存儲裝置，用于存儲一個或多個程序當所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)如權(quán)利要求1-9中任一項所述的無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法，并根據(jù)所述無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法對無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子進行懸浮偏心自尋優(yōu)補償。
11.一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-9中任一項所述的無軸承永磁電機轉(zhuǎn)子懸浮偏心自尋優(yōu)補償方法。