一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法

摘要

本发明公开了一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，属于磁悬浮轴承系统领域。本发明的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，在磁悬浮轴承系统正常工作时控制器内采用转子位置控制模块进行控制，使得转子受到与转子偏离平衡位置方向相反的电磁吸引力合力，确保转子维持在要稳定悬浮的平衡位置，在磁悬浮轴承系统出现短暂失控后，控制器内先切换采用转子速度控制模块控制，使得转子受到转子振动速度方向相反的电磁吸引力合力，用于消耗由于外部干扰力引起的转子振动能量，降低转子振动速度，控制器内再切换采用转子位置控制模块控制，使得转子回复到要稳定悬浮的平衡位置，实现再悬浮，操作便捷。

权利要求

1.一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，其特征在于：其步骤为：

1)使用传感器采集磁悬浮轴承系统中传感器对应位置处的实时转子振动位移信号qs；

2)将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs分别输入到设于控制器内的转子位置控制模块、转子速度控制模块和转子振幅及碰撞力评估模块内；

3)转子振幅及碰撞力评估模块根据步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs估算出碰撞力值和振幅值，并与转子振幅及碰撞力评估模块内设定的碰撞力阀值和振幅阀值相比较，判断估算出的碰撞力值和振幅值是否均小于设定的碰撞力阀值和振幅阀值；

4)若根据步骤3)判断，发现估算出的碰撞力值和振幅值均小于设定的碰撞力阀值和振幅阀值，说明磁悬浮轴承系统处于正常情况，此时转子位置控制模块控制通道被选通，采用转子位置控制模块进行处理；

5)转子位置控制模块对步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs进行处理，处理结果经功率放大器后转化为通过径向磁悬浮轴承定子线圈内的控制电流，进而控制径向磁悬浮轴承定子所产生的电磁力，使得转子受到与转子偏离平衡位置方向相反的电磁吸引力合力；

6)继续执行步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)和步骤5)，确保转子维持在要稳定悬浮的平衡位置；

7)若根据步骤3)判断，发现估算出的碰撞力值大于设定的碰撞力阀值或者估算出的振幅值大于设定的振幅阀值，说明磁悬浮轴承系统可能发生短暂失控，此时转子速度控制模块控制通道被选通，采用转子速度控制模块进行处理；

8)转子速度控制模块对步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs进行处理，处理结果经功率放大器后转换为通过径向磁悬浮轴承定子线圈内的控制电流，进而控制径向磁悬浮轴承定子所产生的电磁力，使得转子受到与转子振动速度方向相反的电磁吸引力合力；

9)继续执行步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤7)和步骤8)，直到经转子振幅及碰撞力评估模块判断发现连续N次估算出的碰撞力值均小于设定的碰撞力阀值，且该段时间内估算出的振幅值也小于设定的振幅阀值，就将转子速度控制模块切换为转子位置控制模块进行处理，执行步骤5)和步骤6)，以使得转子恢复到要稳定悬浮的平衡位置，实现再悬浮。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，其特征在于：步骤3)中估算碰撞力值和振幅值的步骤为：

3-1)根据磁悬浮轴承系统中位移传感器、径向磁悬浮轴承定子、保护轴承相对于转子质心的安装位置尺寸，得出位移变换矩阵；

3-2)根据位移变换矩阵将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs转换为磁悬浮轴承系统中保护轴承位置处的实时转子振动位移信号；

3-3)根据步骤3-2)得到的实时转子振动位移信号估算出磁悬浮轴承中转子在保护轴承内的振幅值；

3-4)基于Hertz接触理论，结合转子与保护轴承内圈接触处的材料、尺寸，保护轴承支撑刚度参数，以及根据步骤3-2)得到的保护轴承位置处实时转子振动位移信号，估算出磁悬浮轴承系统中转子与保护轴承之间的碰撞力值。

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，其特征在于：步骤8)中采用转子速度控制模块进行处理的步骤：

8-1)根据磁悬浮轴承系统中位移传感器、径向磁悬浮轴承定子相对于转子质心的安装位置尺寸，得出位移变换矩阵Tsa；

8-2)根据位移变换矩阵Tsa将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs转换为磁悬浮轴承系统中径向磁悬浮轴承定子处的实时转子振动位移qa；

8-3)对转子振动位移qa相对于时间求导得到转子振动速度

8-4)对转子振动速度 进行归一化处理即 得到电磁力系数；

8-5)将步骤8-4)中得到的电磁力系数与基准电磁力Fa0相乘得到所需的电磁力Fa，即为能使转子受到与转子振动速度方向相反的电磁吸引力合力，其中式中μ0为真空磁导率，S0为磁极横截面面积，n为电磁线圈的匝数，x0为转子在径向磁悬浮轴承定子中心位置时的气隙，I0为偏置电流，cr为保护轴承的保护间隙；

8-6)根据步骤8-2)中得到的实时转子振动位移qa和步骤8-5)中得到的所需电磁力Fa计算得到控制电流Ia，其中 式中μ0为真空磁导率，S0为磁极横截面面积，n为电磁线圈的匝数，x0为转子在径向磁悬浮轴承定子中心位置时的气隙，qa为实时转子振动位移向量，I0为偏置电流；

8-7)根据磁悬浮轴承系统中使用的功率放大器了解到功率放大器增益GA，步骤8-6)计算得到控制电流Ia除以功率放大器增益GA后计算得到控制电压。

4.根据权利要求3所述的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，其特征在于：步骤5)中采用转子位置控制模块进行处理的步骤：

5-1)将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs转换为实时转子振动电压信号后输入到转子位置控制模块内；

5-2)将实时转子振动电压信号与设定于转子位置控制模块内当转子在径向磁悬浮轴承定子中心位置时传感器测到的电压信号ud相减后，进入PID或模糊PID或H∞控制算法内进行计算，经计算后得到控制电压。

说明书

一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，更具体地说，涉及一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法。

背景技术

[0002] 磁悬浮轴承系统(参见图1所示)一般包括：轴向磁悬浮轴承定子、径向磁悬浮轴承定子、径向位移传感器、轴向位移传感器、功率放大器、控制器、转子、电机定子、变频器以及保护轴承。主动磁悬浮轴承利用可控电磁力将转子悬浮在定子中间，位移传感器检测到的转子位移，与位移参考值做比较后，通过控制器转变为控制信号，然后经过功率放大器将其转化为通过磁悬浮轴承定子线圈中的控制电流，进而控制磁悬浮轴承定子所产生的电磁力来维持转子的稳定悬浮。主动磁悬浮轴承由于实现了无机械接触和电子控制，与普通轴承相比具有无接触、无润滑、无磨损、可支撑超高速转子以及轴承支撑特性可调等优点。基于上述的一系列优越性，主动磁悬浮轴承在工业中拥有着广泛的应用前景。目前，主动磁悬浮轴承已作为一种先进的机电一体化产品，在工业领域得到了一定的应用，如陀螺仪、高速电机、无轴承电机、航空发动机、人工心脏泵和分布式发电系统等。

[0003] 当转子在磁悬浮轴承支撑下高速旋转时，一旦发生转子受到突然强冲击、短时过载或电源丢失等情况，转子将与保护轴承发生碰撞，较大的碰撞力将使转子进入非线性运动状态，会造成转子和保护轴承的严重磨损，如果不及时实现转子再悬浮，将极大降低保护轴承使用寿命，甚至造成磁悬浮轴承定子的损坏。而此时由于碰撞力的影响，使得传统的磁悬浮轴承控制系统很难使转子恢复正常悬浮。

[0004] 通常情况下为了使转子恢复悬浮，需要降低转子的转速，甚至在有些设计中，当转子与保护轴承发生碰撞后，立即切断磁悬浮轴承支撑，并将转子的转速将为零后，即转子完全静止后再重新恢复磁悬浮轴承支撑。

[0005] 例如中国专利号ZL201110186730.1，授权公告日为2014年6月25日，发明创造名称为：一种磁悬浮分子泵失稳恢复控制的方法，该申请案涉及一种磁悬浮分子泵失稳恢复控制的方法，磁悬浮分子泵的转子失稳后，磁悬浮分子泵控制器切换到失稳恢复控制器，关闭磁悬浮分子泵电机，关闭磁悬浮分子泵抽气口和前级机械泵抽气阀，打开磁悬浮分子泵放气阀放入空气，随后关闭；然后根据转子重心位置状态，首先恢复所述转子在下径向或上径向上正常悬浮，然后依次恢复所述转子在另一径向上、轴向上的正常悬浮，在此过程中不断检测已经可以悬浮的径向是否仍能正常悬浮，最终实现所述转子重新悬浮。该方法通过降低转子转速来降低转子的冲击能量，将悬浮过程分到各个自由度逐步进行，并不断检测，整个恢复悬浮过程不可控，很有可能直到转子转速快降为零时才实现转子的再悬浮，而此过程，转子和保护轴承之间的剧烈碰撞可能对转子或定子造成损坏。

发明内容

[0006] 1.发明要解决的技术问题

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术中磁悬浮轴承系统短暂失控后难以及时恢复稳定悬浮的不足，提供了一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，采用本发明的技术方案，在磁悬浮轴承系统正常工作时控制器内采用转子位置控制模块进行控制，使得转子受到与转子偏离平衡位置方向相反的电磁吸引力合力，用于确保转子维持在要稳定悬浮的平衡位置，在磁悬浮轴承系统出现短暂失控后，控制器内先采用转子速度控制模块控制，使得转子受到与转子振动速度方向相反的电磁吸引力合力，用于消耗由于转子外部干扰力(如冲击力或碰撞力等)带来的转子振动能量，再使得控制器内切换采用转子位置控制模块控制，使得转子回复到要稳定悬浮的平衡位置，实现再悬浮，区别于现有技术需要降低转子转速才能实现再悬浮的目的，操作便捷，能够适用于各种磁悬浮轴承系统中。

[0008] 2.技术方案

[0009] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

[0010] 本发明的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，其步骤为：

[0011] 1)使用传感器采集磁悬浮轴承系统中传感器对应位置处的实时转子振动位移信号qs；

[0012] 2)将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs分别输入到设于控制器内的转子位置控制模块、转子速度控制模块和转子振幅及碰撞力评估模块内；

[0013] 3)转子振幅及碰撞力评估模块根据步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs估算出碰撞力值和振幅值，并与转子振幅及碰撞力评估模块内设定的碰撞力阀值和振幅阀值相比较，判断估算出的碰撞力值和振幅值是否均小于设定的碰撞力阀值和振幅阀值；

[0014] 4)若根据步骤3)判断，发现估算出的碰撞力值和振幅值均小于设定的碰撞力阀值和振幅阀值，说明磁悬浮轴承系统处于正常情况，此时转子位置控制模块控制通道被选通，采用转子位置控制模块进行处理；

[0015] 5)转子位置控制模块对步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs进行处理，处理结果经功率放大器后转化为通过径向磁悬浮轴承定子线圈内的控制电流，进而控制径向磁悬浮轴承定子所产生的电磁力，使得转子受到与转子偏离平衡位置方向相反的电磁吸引力合力；

[0016] 6)继续执行步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)和步骤5)，确保转子维持在要稳定悬浮的平衡位置；

[0017] 7)若根据步骤3)判断，发现估算出的碰撞力值大于设定的碰撞力阀值或者估算出的振幅值大于设定的振幅阀值，说明磁悬浮轴承系统可能发生短暂失控，此时转子速度控制模块控制通道被选通，采用转子速度控制模块进行处理；

[0018] 8)转子速度控制模块对步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs进行处理，处理结果经功率放大器后转换为通过径向磁悬浮轴承定子线圈内的控制电流，进而控制径向磁悬浮轴承定子所产生的电磁力，使得转子受到与转子振动速度方向相反的电磁吸引力合力；

[0019] 9)继续执行步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤7)和步骤8)，直到经转子振幅及碰撞力评估模块判断发现连续N次估算出的碰撞力值均小于设定的碰撞力阀值，且该段时间内估算出的振幅值也小于设定的振幅阀值，就将转子速度控制模块切换为转子位置控制模块进行处理，执行步骤5)和步骤6)，以使得转子恢复到要稳定悬浮的平衡位置，实现再悬浮。

[0020] 更进一步地，步骤3)中估算碰撞力值和振幅值的步骤为：

[0021] 3-1)根据磁悬浮轴承系统中位移传感器、径向磁悬浮轴承定子、保护轴承相对于转子质心的安装位置尺寸，得出位移变换矩阵；

[0022] 3-2)根据位移变换矩阵将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs转换为磁悬浮轴承系统中保护轴承位置处的实时转子振动位移信号；

[0023] 3-3)根据步骤3-2)得到的实时转子振动位移信号估算出磁悬浮轴承中转子在保护轴承内的振幅值；

[0024] 3-4)基于Hertz接触理论，结合转子与保护轴承内圈接触处的材料、尺寸，保护轴承支撑刚度参数，以及根据步骤3-2)得到的保护轴承位置处实时转子振动位移信号，估算出磁悬浮轴承系统中转子与保护轴承之间的碰撞力值。

[0025] 更进一步地，步骤8)中采用转子速度控制模块进行处理的步骤：

[0026] 8-1)根据磁悬浮轴承系统中位移传感器、径向磁悬浮轴承定子相对于转子质心的安装位置尺寸，得出位移变换矩阵Tsa；

[0027] 8-2)根据位移变换矩阵Tsa将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs转换为磁悬浮轴承系统中径向磁悬浮轴承定子处的实时转子振动位移qa；

[0028] 8-3)对转子振动位移qa相对于时间求导得到转子振动速度

[0029] 8-4)对转子振动速度 进行归一化处理即 得到电磁力系数；

[0030] 8-5)将步骤8-4)中得到的电磁力系数与基准电磁力Fa0相乘得到所需的电磁力Fa，即为能使转子受到与转子振动速度方向相反的电磁吸引力合力，其中式中μ0为真空磁导率，S0为磁极横截面面积，n为电磁线圈的匝数，x0为转子在径向磁悬浮轴承定子中心位置时的气隙，I0为偏置电流，cr为保护轴承的保护间隙；

[0031] 8-6)根据步骤8-2)中得到的实时转子振动位移qa和步骤8-5)中得到的所需电磁力Fa计算得到控制电流Ia，其中 式中μ0为真空磁导率，S0为磁极横截面面积，n为电磁线圈的匝数，x0为转子在径向磁悬浮轴承定子中心位置时的气隙，qa为实时转子振动位移向量，I0为偏置电流；

[0032] 8-7)根据磁悬浮轴承系统中使用的功率放大器了解到功率放大器增益GA，步骤8-6)计算得到控制电流向量Ia除以功率放大器增益GA后计算得到控制电压。

[0033] 更进一步地，步骤5)中采用转子位置控制模块进行处理的步骤：

[0034] 5-1)将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs转换为实时转子振动电压信号后输入到转子位置控制模块内；

[0035] 5-2)将实时转子振动电压信号与设定于转子位置控制模块内当转子在径向磁悬浮轴承定子中心位置时传感器测到的电压信号ud相减后，进入PID或模糊PID或H∞控制算法内进行计算，经计算后得到控制电压。

[0036] 3.有益效果

[0037] 采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

[0038] (1)本发明的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，其在磁悬浮轴承系统正常工作时控制器内采用转子位置控制模块进行控制，使得转子受到与转子偏离平衡位置方向相反的电磁吸引力合力，用于确保转子维持在要稳定悬浮的平衡位置，在磁悬浮轴承系统出现短暂失控后，控制器内先切换采用转子速度控制模块控制，使得转子受到与转子振动速度方向相反的电磁吸引力合力，用于消耗由于外部干扰力(如冲击力或碰撞力等)带来的转子振动能量，控制器内再切换采用转子位置控制模块控制，使得转子回复到要稳定悬浮的平衡位置，实现再悬浮，区别于现有技术需要降低转子转速才能实现再悬浮的目的，操作便捷，能够适用于各种磁悬浮轴承系统中；

[0039] (2)本发明的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，其转子振幅及碰撞力评估模块以估算出的转子与保护轴承之间的碰撞力值以及估算出的转子在保护轴承内的振幅值为比较对象，可以及时发现转子与保护轴承之间是否发生碰撞，以便能够及时将转子位置控制模块切换成转子速度控制模块，继而能及时实现转子再悬浮，极大限度地确保保护轴承的使用寿命；

[0040] (3)本发明的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，其转子速度控制模块处理步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs，处理结果经两个功率放大器分别处理后输入到磁悬浮轴承系统中对应径向磁悬浮轴承定子线圈内，以使得转子受到与转子振动速度方向相反的电磁吸引力合力，用以缓冲由于磁悬浮轴承系统短暂失控引起的转子巨大冲击力，吸收转子的冲击动能，降低转子冲击所带来的损坏，提高了系统的可靠性。

附图说明

[0041] 图1为现有技术中磁悬浮轴承系统的示意图；

[0042] 图2为本发明的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法的示意图；

[0043] 图3为本发明的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法的步骤操作示意图；

[0044] 图4为实施例1中列举采用现有技术控制方法的仿真附图；

[0045] 图5为实施例1中列举采用本发明控制方法的仿真附图；

[0046] 图6为本发明中基准电磁力Fa0的计算示意图。

具体实施方式

[0047] 为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

[0048] 实施例1

[0049] 结合图2和图3所示，本实施例的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，其步骤为：

[0050] 1)使用传感器采集磁悬浮轴承系统中传感器对应位置处的实时转子振动位移信号qs；

[0051] 2)将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs分别输入到设于控制器内的转子位置控制模块、转子速度控制模块和转子振幅及碰撞力评估模块内；

[0052] 3)转子振幅及碰撞力评估模块根据步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs估算出碰撞力值和振幅值，并与转子振幅及碰撞力评估模块内设定的碰撞力阀值和振幅阀值相比较，判断估算出的碰撞力值和振幅值是否均小于设定的碰撞力阀值和振幅阀值；转子振幅及碰撞力评估模块以估算出的转子与保护轴承之间的碰撞力值以及估算出的转子在保护轴承内的振幅值为比较对象，可以及时发现转子与保护轴承之间是否发生碰撞，以便能够及时将转子位置控制模块切换成转子速度控制模块，继而能及时实现转子再悬浮，极大限度地确保保护轴承的使用寿命；

[0053] 具体估算碰撞力值和振幅值的步骤为：

[0054] 3-1)根据磁悬浮轴承系统中位移传感器、径向磁悬浮轴承定子、保护轴承相对于转子质心的安装位置尺寸，得出位移变换矩阵；

[0055] 3-2)根据位移变换矩阵将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs转换为磁悬浮轴承系统中保护轴承位置处的实时转子振动位移信号；

[0056] 3-3)根据步骤3-2)得到的实时转子振动位移信号估算出磁悬浮轴承中转子在保护轴承内的振幅值；

[0057] 3-4)基于Hertz接触理论，结合转子与保护轴承内圈接触处的材料、尺寸，保护轴承支撑刚度参数，以及根据步骤3-2)得到的保护轴承位置处实时转子振动位移信号，估算出磁悬浮轴承系统中转子与保护轴承之间的碰撞力值；

[0058] 4)若根据步骤3)判断，发现估算出的碰撞力值和振幅值均小于设定的碰撞力阀值和振幅阀值，说明磁悬浮轴承系统处于正常情况，此时转子位置控制模块控制通道被选通，采用转子位置控制模块进行处理；

[0059] 5)转子位置控制模块对步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs进行处理，处理结果经功率放大器后转化为通过径向磁悬浮轴承定子线圈内的控制电流，进而控制径向磁悬浮轴承定子所产生的电磁力，使得转子受到与转子偏离平衡位置方向相反的电磁吸引力合力；

[0060] 具体采用转子位置控制模块进行处理的步骤：

[0061] 5-1)将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs转换为实时转子振动电压信号后输入到转子位置控制模块内；

[0062] 5-2)将实时转子振动电压信号与设定于转子位置控制模块内当转子在径向磁悬浮轴承定子中心位置时传感器测到的电压信号ud相减后，进入PID控制算法或模糊PID算法或H∞控制算法内进行计算均可，本实施例中采用PID控制算法进行计算，经计算后得到控制电压；

[0063] 6)继续执行步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤4)和步骤5)，确保转子维持在要稳定悬浮的平衡位置；

[0064] 7)若根据步骤3)判断，发现估算出的碰撞力值大于设定的碰撞力阀值或者估算出的振幅值大于设定的振幅阀值，说明磁悬浮轴承系统可能发生短暂失控，此时转子速度控制模块控制通道被选通，采用转子速度控制模块进行处理；

[0065] 8)转子速度控制模块对步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs进行处理，处理结果经功率放大器后转换为通过径向磁悬浮轴承定子线圈内的控制电流，进而控制径向磁悬浮轴承定子所产生的电磁力，使得转子受到与转子振动速度方向相反的电磁吸引力合力，用以缓冲由于磁悬浮轴承系统短暂失控引起的转子巨大冲击力，吸收转子的冲击动能，降低转子冲击所带来的损坏，提高了系统的可靠性；

[0066] 具体采用转子速度控制模块进行处理的步骤：

[0067] 8-1)根据磁悬浮轴承系统中位移传感器、径向磁悬浮轴承定子相对于转子质心的安装位置尺寸，得出位移变换矩阵Tsa；

[0068] 8-2)根据位移变换矩阵Tsa将步骤1)中采集到的实时转子振动位移信号qs转换为磁悬浮轴承系统中径向磁悬浮轴承定子处的实时转子振动位移qa；

[0069] 8-3)对转子振动位移qa相对于时间求导得到转子振动速度

[0070] 8-4)对转子振动速度 进行归一化处理即 得到电磁力系数；

[0071] 8-5)将步骤8-4)中得到的电磁力系数与基准电磁力Fa0相乘得到所需的电磁力向量Fa，即为能使转子受到与转子振动速度方向相反相同的电磁吸引力合力，其中式中μ0为真空磁导率，S0为磁极横截面面积，n为电磁线圈的匝数，x0为转子在径向磁悬浮轴承定子中心位置时的气隙，I0为偏置电流，cr为保护轴承的保护间隙(参考图6)；

[0072] 8-6)根据步骤8-2)中得到的实时转子振动位移qa和步骤8-5)中得到的所需电磁力Fa计算得到控制电流Ia，其中 式中μ0为真空磁导率，S0为磁极横截面面积，n为电磁线圈的匝数，x0为转子在径向磁悬浮轴承定子中心位置时的气隙，qa为实时转子振动位移向量，I0为偏置电流；

[0073] 8-7)根据磁悬浮轴承系统中使用的功率放大器了解到功率放大器增益GA，步骤8-6)计算得到控制电流Ia除以功率放大器增益GA后计算得到控制电压；

[0074] 9)继续执行步骤1)、步骤2)、步骤3)、步骤7)和步骤8)，直到经转子振幅及碰撞力评估模块判断发现连续N次估算出的碰撞力值均小于设定的碰撞力阀值，且该段时间内估算出的振幅值也小于设定的振幅阀值，就将转子速度控制模块切换为转子位置控制模块进行处理，执行步骤5)和步骤6)，以使得转子回复到要稳定悬浮的平衡位置，实现再悬浮。

[0075] 本实施例中功率放大器包括电压误差信号处理电路、PWM信号发生电路、半桥功率电路和电流采样电路，电压误差信号处理电路对输入的电压控制信号和反馈的电压反馈信号进行求差运算，对所得到的差值进行PI控制算法后输出至PWM信号发生电路，其中输入的电压控制信号为产生偏置电流I0所对应的偏置电压uref加上控制器输出的控制电压或产生偏置电流I0所对应的偏置电压uref减去控制器输出的控制电压；PWM信号发生电路对来自电压误差信号处理电路的信号进行PWM调制处理，半桥功率电路对来自PWM信号发生电路的信号进行处理后获得通过径向磁悬浮轴承定子线圈内的控制电流；电流采样电路用于检测通过径向磁悬浮轴承定子线圈内的控制电流的大小。

[0076] 仿真验证：磁悬浮轴承系统正常情况下，转子在30000r/min高速旋转时，采用现有磁悬浮系统的控制方法控制，能够确保转子维持在要稳定悬浮的平衡位置，但当磁悬浮轴承支撑力突然丢失0.05S，再次恢复磁悬浮轴承支撑力后，在保持转子在30000r/min高速旋转的情况下继续采用现有磁悬浮系统的控制方法控制，转子的振动位移无法被矫正，无法使得转子恢复到要稳定悬浮的平衡位置(参考图4)；而采用本发明的控制方法，磁悬浮轴承系统正常情况下，采用控制器内采用转子位置控制模块进行控制，能够确保转子维持在要稳定悬浮的平衡位置，但当磁悬浮轴承支撑力突然丢失0.05S，再次恢复磁悬浮轴承支撑力后，控制器内先切换为转子速度控制模块进行控制，降低转子的振动速度，再切换成转子位置控制模块进行控制，使得转子恢复到平衡位置，实现再悬浮(参考图5)，并且在整个调整过程中转子一直保持在30000r/min高速旋转。

[0077] 本发明的一种磁悬浮轴承系统短暂失控后能实现再悬浮的控制方法，在磁悬浮轴承系统正常工作时控制器内采用转子位置控制模块进行控制，使得转子受到与转子偏离平衡位置方向相反的力，用于确保转子维持在要稳定悬浮的平衡位置，在磁悬浮轴承系统出现短暂失控后，控制器内先切换采用转子速度控制模块控制，使得转子受到与转子振动速度方向相反的力，用于消耗外部干扰力(如冲击力或碰撞力)带来的转子振动能量，降低转子振动速度，控制器内再切换采用转子位置控制模块控制，使得转子恢复到要稳定悬浮的平衡位置，实现再悬浮，区别于现有技术需要降低转子转速才能实现再悬浮的目的，操作便捷，能够适用于各种磁悬浮轴承系统中。

[0078] 以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。