一种磁悬浮轴承的控制装置、方法和磁悬浮轴承系统

摘要

本发明公开了一种磁悬浮轴承的控制装置、方法和磁悬浮轴承系统，该装置包括：位移采样单元，采样轴承转子所在位置，记为当前位置；控制单元，在接收到控制轴承转子的指令的情况下，根据当前位置，调节轴承线圈的电流，以使轴承转子的位移按设定变化方式变化；其中，控制指令，包括：起浮指令或停浮指令；在控制指令为起浮指令的情况下，先按第一变化率增大，再按第二变化率增大；在控制指令为停浮指令的情况下，先按第三变化率减小，再按第四变化率减小。该方案，通过在磁悬浮轴承的起停浮过程中，在起浮时减小甚至避免轴承线圈出现尖峰电流，和/或在磁悬浮轴承停浮时减小甚至消除轴承转子落轴的冲击力，能够保证甚至提升磁悬浮轴承的整体性能。

权利要求

1.一种磁悬浮轴承的控制装置，其特征在于，所述磁悬浮轴承，包括：轴承转子和轴承线圈；所述磁悬浮轴承的控制装置，包括：位移采样单元和控制单元；其中，所述位移采样单元，被配置为采样所述轴承转子所在位置，记为所述轴承转子的当前位置；

所述控制单元，被配置为在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化；

其中，所述控制指令，包括：起浮指令或停浮指令；

在所述控制指令为起浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第一变化率增大，再按第二变化率增大的方式，记为第一变化方式；所述第一变化率小于所述第二变化率；

在所述控制指令为停浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第三变化率减小，再按第四变化率减小的方式，记为第二变化方式；所述第三变化率，大于所述第四变化率；

其中，

所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈指数型增大的方式；所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈反比例函数型减小的方式；

或者，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先小后大的直线拟合指数形式增大的方式；所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先大后小的直线拟合指数形式减小的方式。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承的控制装置，其特征在于，所述磁悬浮轴承所在系统，包括：功率放大器；

所述控制单元，根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，包括：根据所述轴承转子的当前位置，按设定调节方式，调节所述功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器，以调节所述轴承线圈的电流；

其中，所述设定调节方式，包括：通过调节所述功率放大器的输入信号，对所述轴承线圈的电流进行调节，从而使所述轴承转子的位移按所述设定变化方式变化。

3.根据权利要求1或2所述的磁悬浮轴承的控制装置，其特征在于，还包括：所述控制单元，还被配置为确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，以在所述磁悬浮轴承未触发过流保护的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，确定所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮轴承的控制装置，其特征在于，还包括：电流采样单元；

所述电流采样单元，被配置为采样所述轴承线圈的电流，记为所述轴承线圈的当前电流；

所述控制单元，确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，包括：

根据所述轴承转子的当前位置，确定所述磁悬浮轴承所在系统中功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器；

在所述功率放大器基于所述输入信号控制所述轴承线圈的电流的情况下，确定所述轴承线圈的当前电流是否大于设定的过流保护阈值，以在所述轴承线圈的当前电流大于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承需要触发过流保护；在所述轴承线圈的当前电流小于或等于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承不需要触发过流保护。

5.一种磁悬浮轴承系统，其特征在于，包括：如权利要求1至4中任一项所述的磁悬浮轴承的控制装置。

6.一种磁悬浮轴承的控制方法，其特征在于，所述磁悬浮轴承，包括：轴承转子和轴承线圈；所述磁悬浮轴承的控制方法，包括：采样所述轴承转子所在位置，记为所述轴承转子的当前位置；

在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化；

其中，所述控制指令，包括：起浮指令或停浮指令；

在所述控制指令为起浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第一变化率增大，再按第二变化率增大的方式，记为第一变化方式；所述第一变化率小于所述第二变化率；

在所述控制指令为停浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第三变化率减小，再按第四变化率减小的方式，记为第二变化方式；所述第三变化率，大于所述第四变化率；其中，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈指数型增大的方式；所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈反比例函数型减小的方式；

或者，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先小后大的直线拟合指数形式增大的方式；所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先大后小的直线拟合指数形式减小的方式。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮轴承的控制方法，其特征在于，所述磁悬浮轴承所在系统，包括：功率放大器；

根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，包括：

根据所述轴承转子的当前位置，按设定调节方式，调节所述功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器，以调节所述轴承线圈的电流；

其中，所述设定调节方式，包括：通过调节所述功率放大器的输入信号，对所述轴承线圈的电流进行调节，从而使所述轴承转子的位移按所述设定变化方式变化。

8.根据权利要求6或7所述的磁悬浮轴承的控制方法，其特征在于，还包括：确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，以在所述磁悬浮轴承未触发过流保护的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，确定所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化。

9.根据权利要求8所述的磁悬浮轴承的控制方法，其特征在于，还包括：采样所述轴承线圈的电流，记为所述轴承线圈的当前电流；

确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，包括：

根据所述轴承转子的当前位置，确定所述磁悬浮轴承所在系统中功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器；

在所述功率放大器基于所述输入信号控制所述轴承线圈的电流的情况下，确定所述轴承线圈的当前电流是否大于设定的过流保护阈值，以在所述轴承线圈的当前电流大于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承需要触发过流保护；在所述轴承线圈的当前电流小于或等于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承不需要触发过流保护。

说明书

一种磁悬浮轴承的控制装置、方法和磁悬浮轴承系统

技术领域

[0001] 本发明属于磁悬浮技术领域，具体涉及一种磁悬浮轴承的控制装置、方法和磁悬浮轴承系统，尤其涉及一种磁悬浮轴承起停浮装置、方法和磁悬浮轴承系统。

背景技术

[0002] 磁悬浮轴承系统，能够通过电磁场传递电磁力，实现轴承转子稳定悬浮，轴承转子转速高，无机械磨损，无需油类等润滑剂，维护成本低。磁悬浮轴承起浮时，需通过控制轴承线圈的电流来控制电磁力，以驱动轴承转子上升，直至轴承转子稳定悬浮至预期位置。相应地，当磁悬浮轴承停浮时，需要控制轴承线圈的电流，使轴承转子落到保护轴承上。但是，在磁悬浮轴承的起停浮过程中，起浮时轴承线圈会出现较大的尖峰电流的问题，和/或停浮时轴承转子会出现落轴碰撞的问题，会影响磁悬浮轴承的整体性能。

[0003] 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。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于，提供一种磁悬浮轴承的控制装置、方法和磁悬浮轴承系统，以解决在磁悬浮轴承的起停浮过程中，起浮时轴承线圈会出现较大的尖峰电流的问题，和/或停浮时轴承转子会出现落轴碰撞的问题，会影响磁悬浮轴承的整体性能的问题，达到通过在磁悬浮轴承的起停浮过程中，在起浮时减小甚至避免轴承线圈出现尖峰电流，和/或在磁悬浮轴承停浮时减小甚至消除轴承转子落轴的冲击力，能够保证甚至提升磁悬浮轴承的整体性能的效果。

[0005] 本发明提供一种磁悬浮轴承的控制装置中，所述磁悬浮轴承，包括：轴承转子和轴承线圈；所述磁悬浮轴承的控制装置，包括：位移采样单元和控制单元；其中，所述位移采样单元，被配置为采样所述轴承转子所在位置，记为所述轴承转子的当前位置；所述控制单元，被配置为在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化；其中，所述控制指令，包括：起浮指令或停浮指令；在所述控制指令为起浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第一变化率增大，再按第二变化率增大的方式，记为第一变化方式；所述第一变化率小于所述第二变化率；在所述控制指令为停浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第三变化率减小，再按第四变化率减小的方式，记为第二变化方式；所述第三变化率，大于所述第四变化率。

[0006] 在一些实施方式中，所述磁悬浮轴承所在系统，包括：功率放大器；所述控制单元，根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，包括：根据所述轴承转子的当前位置，按设定调节方式，调节所述功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器，以调节所述轴承线圈的电流；其中，所述设定调节方式，包括：通过调节所述功率放大器的输入信号，对所述轴承线圈的电流进行调节，从而使所述轴承转子的位移按所述设定变化方式变化。

[0007] 在一些实施方式中，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈指数型增大的方式；所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈反比例函数型减小的方式；或者，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先小后大的直线拟合指数形式增大的方式；所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先大后小的直线拟合指数形式减小的方式。

[0008] 在一些实施方式中，还包括：所述控制单元，还被配置为确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，以在所述磁悬浮轴承未触发过流保护的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，确定所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化。

[0009] 在一些实施方式中，还包括：电流采样单元；所述电流采样单元，被配置为采样所述轴承线圈的电流，记为所述轴承线圈的当前电流；所述控制单元，确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，包括：根据所述轴承转子的当前位置，确定所述磁悬浮轴承所在系统中功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器；在所述功率放大器基于所述输入信号控制所述轴承线圈的电流的情况下，确定所述轴承线圈的当前电流是否大于设定的过流保护阈值，以在所述轴承线圈的当前电流大于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承需要触发过流保护；在所述轴承线圈的当前电流小于或等于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承不需要触发过流保护。

[0010] 与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种磁悬浮轴承系统，包括：以上所述的磁悬浮轴承的控制装置。

[0011] 与上述磁悬浮轴承系统相匹配，本发明再一方面提供一种磁悬浮轴承的控制方法中，所述磁悬浮轴承，包括：轴承转子和轴承线圈；所述磁悬浮轴承的控制方法，包括：采样所述轴承转子所在位置，记为所述轴承转子的当前位置；在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化；其中，所述控制指令，包括：起浮指令或停浮指令；在所述控制指令为起浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第一变化率增大，再按第二变化率增大的方式，记为第一变化方式；所述第一变化率小于所述第二变化率；在所述控制指令为停浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第三变化率减小，再按第四变化率减小的方式，记为第二变化方式；所述第三变化率，大于所述第四变化率。

[0012] 在一些实施方式中，所述磁悬浮轴承所在系统，包括：功率放大器；根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，包括：根据所述轴承转子的当前位置，按设定调节方式，调节所述功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器，以调节所述轴承线圈的电流；其中，所述设定调节方式，包括：通过调节所述功率放大器的输入信号，对所述轴承线圈的电流进行调节，从而使所述轴承转子的位移按所述设定变化方式变化。

[0013] 在一些实施方式中，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈指数型增大的方式；所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈反比例函数型减小的方式；或者，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先小后大的直线拟合指数形式增大的方式；所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先大后小的直线拟合指数形式减小的方式。

[0014] 在一些实施方式中，还包括：确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，以在所述磁悬浮轴承未触发过流保护的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，确定所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化。

[0015] 在一些实施方式中，还包括：采样所述轴承线圈的电流，记为所述轴承线圈的当前电流；确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，包括：根据所述轴承转子的当前位置，确定所述磁悬浮轴承所在系统中功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器；在所述功率放大器基于所述输入信号控制所述轴承线圈的电流的情况下，确定所述轴承线圈的当前电流是否大于设定的过流保护阈值，以在所述轴承线圈的当前电流大于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承需要触发过流保护；在所述轴承线圈的当前电流小于或等于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承不需要触发过流保护。

[0016] 由此，本发明的方案，通过在接收到磁悬浮轴承的起停浮指令的情况下，根据轴承转子的所在位置确定磁悬浮轴承系统的功率放大器的PWM信号，并在并在磁悬浮轴承系统未触发过流保护的情况下，使轴承转子的位移曲线在磁悬浮轴承起浮时先缓慢变化再快速变化(如呈指数型变化或呈增益先小后大的直线拟合指数形式变化)，和/或在磁悬浮轴承停浮时先快速变化再缓慢变化(如呈反比例函数型变化或呈增益先大后小的直线拟合指数形式变化)，从而，通过在磁悬浮轴承的起停浮过程中，在起浮时减小甚至避免轴承线圈出现尖峰电流，和/或在磁悬浮轴承停浮时减小甚至消除轴承转子落轴的冲击力，能够保证甚至提升磁悬浮轴承的整体性能。

[0017] 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。

[0018] 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。

附图说明

[0019] 图1为轴承停浮情况下的主视图和侧视图的示意图；

[0020] 图2为轴承悬浮情况下的主视图和侧视图的示意图；

[0021] 图3为磁悬浮轴承的电流流向示意图；

[0022] 图4为相关方案中磁悬浮轴承起浮线性离散化控制和起浮尖峰电流的电流曲线示意图；

[0023] 图5为相关方案中磁悬浮轴承停浮线性离散化控制的电流曲线示意图；

[0024] 图6为本发明的磁悬浮轴承的控制装置的一实施例的结构示意图；

[0025] 图7为磁悬浮轴承指数型离散化起浮控制的一实施例的电流曲线示意图；

[0026] 图8为磁悬浮轴承反比例型离散化停浮控制的一实施例的电流曲线示意图；

[0027] 图9为指数型起浮控制程序的一实施例的流程示意图；

[0028] 图10为反比例函数型停浮控制程序的一实施例的流程示意图；

[0029] 图11为本发明的磁悬浮轴承的控制方法的一实施例的流程示意图；

[0030] 图12为本发明的方法中确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

[0031] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 图1为轴承停浮情况下的主视图和侧视图的示意图。图1可以显示磁悬浮轴承的停浮状态，轴承转子停在保护轴承之上，电磁线圈(即磁悬浮轴承的轴承线圈)内无电流通过。需要说明的是，以停浮时刻轴承转子的中心为坐标原点建立坐标系，环形轴承中心是悬浮的预期位置xref，轴承转子的实时位移为Δx。

[0033] 图2为轴承悬浮情况下的主视图和侧视图的示意图。图2可以显示磁悬浮轴承的悬浮状态，轴承转子位于环形轴承中心的预期位置xref处。

[0034] 图3为磁悬浮轴承的电流流向示意图。在如图3所示的例子中，采用位置摆放呈180°的成对的位移传感器，来检测磁悬浮轴承的轴承转子的实际位置。磁悬浮轴承的起浮动作和停浮动作，指的是在图1与图2两种状态的切换过程，而在此过程中，轴承线圈中的电流流向如图3所示。

[0035] 在相关方案的控制策略中，磁悬浮轴承起浮时，为了使轴承转子快速达到预期位置，磁悬浮轴承起浮瞬间，轴承线圈有个很高的电流尖峰，之后轴承线圈保持正常的电流，使轴承转子悬浮到指定位置，轴承转子的位移曲线接近两段变增益的直线，且第一段直线的斜率极大。这样的起浮方式下，轴承线圈的尖峰电流，甚至能达正常运行电流的3～4倍以上，这对电路设计造成困难。一些情况下，在电路设计中，电子元件选型时电气参数(如最大承受电流、电压等)留一倍裕量即可，但为了起浮时的瞬间电压尖峰需留出3～4倍裕量，而正常工作下，利用率才四分之一，显然造成成本浪费。并且，较大的起浮电流形成的电应力，对电子元件尤其是对电源的损害巨大，会使控制器(如轴承控制器)的寿命减短。

[0036] 至于停浮阶段，相关方案中的控制方式下，轴承转子的位移曲线，则与轴承转子的起浮曲线相反，即，初始下降慢，之后下降快，类似于自由落体，又称落轴。长此以往，可能会损坏保护轴承。

[0037] 图4为相关方案中磁悬浮轴承起浮线性离散化控制和起浮尖峰电流的电流曲线示意图。图4可以显示相关方案中磁悬浮轴承起浮线性离散化控制过程，磁悬浮转子大概经历两个流程，初始大斜率快速上升和之后稳步爬升。从电流曲线中可以看出，为了加快响应速度，初始时刻电流陡然上升之后迅速下降，电流尖峰虽然只有毫秒级别，但却是稳态工作电流的3～4倍。

[0038] 图5为相关方案中磁悬浮轴承停浮线性离散化控制的电流曲线示意图。图5可以显示相关方案中磁悬浮轴承停浮线性离散化控制，轴承转子经历斜率较小的稳步下落和近似的自由落体，最终碰向保护轴承。

[0039] 根据本发明的实施例，提供了一种磁悬浮轴承的控制装置。参见图6所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述磁悬浮轴承，包括：轴承转子和轴承线圈。通过轴承线圈中的电流形成电磁场，通过电磁场传递电磁力，并通过控制轴承线圈的电流，控制电磁力，以驱动轴承转子悬浮至预期位置。所述磁悬浮轴承的控制装置，包括：位移采样单元和控制单元。位移采样单元，如用于检测轴承转子所在位置的位置传感器等。控制单元，如控制器，即轴承控制器等。

[0040] 其中，所述位移采样单元，如位置摆放呈180°的成对的一对位移传感器，被配置为采样所述轴承转子所在位置，记为所述轴承转子的当前位置。即，采样所述轴承转子所在位置或实际位置。

[0041] 所述控制单元，被配置为接收用于对所述轴承转子进行控制的控制指令(即控制轴承转子的指令)，在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化。

[0042] 其中，所述控制指令，包括：起浮指令或停浮指令。

[0043] 在所述控制指令为起浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第一变化率增大，再按第二变化率增大的方式，即先慢后快的增大方式，记为第一变化方式。所述第一变化率小于所述第二变化率。

[0044] 在所述控制指令为停浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第三变化率减小，再按第四变化率减小的方式，即先快后慢的减小方式，记为第二变化方式。所述第三变化率，大于所述第四变化率。

[0045] 这样，本发明的方案，提出一种新型离散化的起停浮控制策略，能够控制磁悬浮轴承的起停浮状况，消除起浮和停浮时的负面影响，旨在减小起浮时的尖峰电流和停浮时的落轴碰撞的问题。

[0046] 在一些实施方式中，所述磁悬浮轴承所在系统，包括：功率放大器。所述磁悬浮轴承所在系统，即磁悬浮轴承系统。

[0047] 所述控制单元，在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，包括：所述控制单元，具体还被配置为在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，按设定调节方式，调节所述功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器，以调节所述轴承线圈的电流。磁悬浮轴承系统中功率放大器的输入信号，包括：功率放大器的PWM信号。

[0048] 其中，所述设定调节方式，包括：通过调节所述功率放大器的输入信号，对所述轴承线圈的电流进行调节，从而使所述轴承转子的位移按所述设定变化方式变化。即，所述设定调节方式，是能够通过调节所述功率放大器的输入信号，对所述轴承线圈的电流进行调节，从而使所述轴承转子的位移按所述设定变化方式变化的方式。

[0049] 在一些实施方式中，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈指数型增大的方式。

[0050] 具体地，本发明的方案，通过算法控制，在磁悬浮轴承起浮时，使轴承转子的位移缓慢增加，之后再逐渐增大，如呈指数型变化。这样，可以最大化减小初始电流，且指数增长快，可以加快响应速率。从而，可有效减小轴承起浮时的尖峰电流，减小磁悬浮轴承系统过流保护的阀值。

[0051] 图7为磁悬浮轴承指数型离散化起浮控制的一实施例的电流曲线示意图。图7可以显示指数型起浮曲线。轴承转子的位移先缓慢增加，以减小启动时的电流尖峰，之后轴承转子的位移迅速增加，以求更快的响应速率。

[0052] 所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈反比例函数型减小的方式。

[0053] 具体地，本发明的方案，还通过算法控制，在磁悬浮轴承停浮时，使轴承转子的位移先快速减小，而后再缓慢减小，呈反比例型变化，以达到削弱落轴冲击的目的。也就是说，通过反比例函数控制，减小落轴冲击力。从而，可有效减小停浮时的落轴冲击作用，避免保护轴承受到损害。

[0054] 图8为磁悬浮轴承反比例型离散化停浮控制的一实施例的电流曲线示意图。图8可以显示反比例数型停浮曲线。轴承转子的位移变化先快后慢，以求落在保护轴承上的速度较小。

[0055] 这样，本发明的方案，利用指数函数变化率先慢后快的特性，使轴承转子的起浮位移变化初始慢、而后快，以此避免启动时的尖峰电流冲击，同时加快响应速率。停浮时，使轴承转子的位移变化先快后慢，以削弱落轴冲击。这样，从控制逻辑(如离散指数型)上进行控制，能够减小起浮时的尖峰电流和停浮时的落轴碰撞。

[0056] 或者，在一些实施方式中，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先小后大的直线拟合指数形式增大的方式。所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先大后小的直线拟合指数形式减小的方式。

[0057] 具体地，在本发明的方案中，也可用变增益的直线拟合指数形式，起浮曲线变化率是先慢后快，停浮曲线变化率是先快后慢。

[0058] 其中，增益，即曲线斜率，起浮阶段的位移曲线斜率初始比较小，曲线上升缓慢，后位移曲线斜率较大，曲线上升快，这样，是为了避免电流尖峰的产生。磁悬浮系统的实时性很强，整个功率放大器可以看做一个电流随动系统，响应要很快，相关方案中的控制方法，为了追求快速性，不可避免的使超调很大，即产生很大的电流尖峰，而该方案就是要在初始阶段尽力削减超调，后面加大斜率，以保证响应时间不会增加太多，即响应速度有保证。具体的实现过程，与由离散的指数变成两段甚至几段斜率不同的直线的控制逻辑相似。停浮阶段，以此类推，斜率初始比较大，曲线降落较快，后位移曲线斜率较小，曲线下降慢，力求触碰到保护轴承时速度比较小，减小落轴冲击。

[0059] 在一些实施方式中，还包括：所述控制单元，还被配置为在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，在使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化之前，确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，以在所述磁悬浮轴承未触发过流保护的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，确定所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化。

[0060] 在一些实施方式中，所述磁悬浮轴承所在系统，包括：功率放大器。所述磁悬浮轴承所在系统，即磁悬浮轴承系统。所述磁悬浮轴承的控制装置，还包括：电流采样单元，如用于采样轴承线圈的电流的电流传感器等。

[0061] 所述电流采样单元，被配置为在所述轴承线圈通电的情况下，采样所述轴承线圈的电流，记为所述轴承线圈的当前电流。

[0062] 所述控制单元，确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，包括：

[0063] 所述控制单元，具体还被配置为根据所述轴承转子的当前位置，确定所述磁悬浮轴承所在系统中功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器。磁悬浮轴承系统中功率放大器的输入信号，包括：功率放大器的PWM信号。

[0064] 所述电流采样单元，如电流传感器，具体还被配置为在所述功率放大器基于所述输入信号控制所述轴承线圈的电流的情况下，采样所述轴承线圈的当前电流。所述控制单元，具体还被配置为在所述功率放大器基于所述输入信号控制所述轴承线圈的电流的情况下，确定所述轴承线圈的当前电流是否大于设定的过流保护阈值，以在所述轴承线圈的当前电流大于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承需要触发过流保护，即启动预设的过流保护机制或触发过流保护，如停机或断电。在所述轴承线圈的当前电流小于或等于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承不需要触发过流保护，并在所述控制指令为起浮指令的情况下，控制所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按第一变化方式变化。在所述控制指令为停浮指令的情况下，控制所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按第二变化方式变化。

[0065] 其中，设定的过流保护阈值，如过流保护阈值IMAX。

[0066] 具体地，所述位移采样单元，如位置摆放呈180°的成对的一对位移传感器，被配置为采样所述轴承转子所在位置，作为所述轴承转子的当前位置。

[0067] 所述控制单元，被配置为在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的参考位置，确定所述功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器。磁悬浮轴承系统中功率放大器的输入信号，包括：功率放大器的PWM信号。所述控制指令，包括：起浮指令或停浮指令。

[0068] 所述电流采样单元，如电流传感器，被配置为在所述功率放大器基于所述输入信号控制所述轴承线圈的电流的情况下，采样所述轴承线圈的当前电流。

[0069] 所述控制单元，还被配置为确定所述轴承线圈的当前电流是否大于设定的过流保护阈值。若所述轴承线圈的当前电流大于所述过流保护阈值，则启动预设的过流保护机制，即触发过流保护，如停机或断电。若所述轴承线圈的当前电流小于或等于所述过流保护阈值，则在所述控制指令为起浮指令的情况下，控制所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按第一设定变化方式变化。在所述控制指令为停浮指令的情况下，控制所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按第二设定变化方式变化。

[0070] 这样，本发明的方案提出的一种新型磁悬浮轴承起停浮控制策略，通过改良磁悬浮轴承起浮和停浮时的算法，使轴承转子的位移曲线在磁悬浮轴承起浮时呈指数型，在磁悬浮轴承停浮时呈反比例函数型，解决磁悬浮电机浮轴时尖峰电流对电子元件造成伤害的问题，并解决落轴时轴承转子因下落过快而损坏保护轴承的问题。从而，可有效提高磁悬浮转子悬浮、快速稳定落轴，实现轴承转子的快速起停浮，可有效增加轴承转子悬浮、停浮时的稳定性，提高位移精度。

[0071] 图9为指数型起浮控制程序的一实施例的流程示意图。如图9所示，磁悬浮轴承的起浮控制方式，包括：

[0072] 步骤11、开始执行起浮指令，检测轴承转子所在位置，作为轴承转子的参考位置或实际位置。例如：采用位置摆放呈180°的成对的位移传感器，来检测磁悬浮轴承的轴承转子的实际位置。

[0073] 例如：两对共四个位移传感器，间隔90度均匀摆放，一对成180°的传感确定一个自由度，两对相互垂直的就构成两个自由度的直角坐标系，一个X向，一个Y向。

[0074] 步骤12、控制器根据轴承转子所在位置计算并输出PWM(脉冲宽度调制)波，控制功率放大器产生电流。经电流传感器进行电流反馈，将电流传感器反馈的电流I与控制器中的过流保护阈值IMAX作比较，若电流传感器反馈的电流I超过控制器中的过流保护阈值IMAX，则触发过流保护(如停机或断电)，并返回到步骤11。若电流传感器反馈的电流I未超过控制器中的过流保护阈值IMAX，则不触发过流保护。

[0075] 步骤13、在未触发过流保护情况下，通过控制器中的算法，输出PWM波，使得轴承转子以指数级的形式逼近预期位置xref。

[0076] 具体地，对转子进行受力分析， 为真空磁导率；A为磁极面积；N为绕组匝数；x0为转子在中间位置时的气隙值；I0为静态偏置电流；ix为反馈控制电流；x为转子位移。

[0077] 运动方程可表示为：

[0078]

[0079] 求拉普拉斯变换得：

[0080] ms2X(S)＝kxsX(s)‑kiIc(s)+Fx(s)

[0081] 当系统采用标准的PID控制，则G(s)的传递函数为：

[0082] 电流由功率放大器给出，具体方法就是PWM波控制开关管的通断，不同占空比对应不同的电流的有效值。自此，位移到电流到PWM波的占空比一条完整的关系链：控制器收到位移信号，完成计算，输出一定占空比的PWM波，控制电流，进而控制位移。在进行反拉普拉斯变换，即可根据输入的位移得出输出电流之间的关系。

[0083] 步骤14、判断轴承转子是否到达预期位置xref。需要说明的是，因为电流纹波等因素影响，轴承转子并不是严格意义上悬浮在预期位置xref处，存在微米级的波动，故判定条件根据实际情况取误差ε。所以，判断轴承转子的实时位移Δx是否大于预期位置xref与误差ε之差、且轴承转子的实时位移Δx是否小于预期位置xref与误差ε之和。

[0084] 若轴承转子的实时位移Δx大于预期位置xref与误差ε之差、且轴承转子的实时位移Δx小于预期位置xref与误差ε之和，则确定轴承转子到达预期位置xref，结束当前控制。否则，若轴承转子的实时位移Δx不大于预期位置xref与误差ε之差，或轴承转子的实时位移Δx不小于预期位置xref与误差ε之和，则确定轴承转子未到达预期位置xref，返回步骤12，进行循环，直至轴承转子到达预期位置xref为止，即直到轴承转子的实时位移Δx大于预期位置xref与误差ε之差、且轴承转子的实时位移Δx小于预期位置xref与误差ε之和为止。

[0085] 图10为反比例函数型停浮控制程序的一实施例的流程示意图。如图10所示，磁悬浮轴承的停浮控制过程，包括：

[0086] 步骤21、开始执行停浮指令，检测轴承转子所在位置，作为轴承转子的参考位置或实际位置。例如：采用位置摆放呈180°的成对的位移传感器，来检测磁悬浮轴承的轴承转子的实际位置。

[0087] 步骤22、控制器根据轴承转子所在位置计算并输出PWM波，控制功率放大器的电流。经电流传感器进行电流反馈，将电流传感器反馈的电流I与控制器中的过流保护阈值IMAX作比较，若电流传感器反馈的电流I超过控制器中的过流保护阈值IMAX，则触发过流保护，并返回到步骤21。若电流传感器反馈的电流I未超过控制器中的过流保护阈值IMAX，则不触发过流保护。

[0088] 步骤23、在未触发过流保护的情况下，通过控制器中的算法，输出PWM波，使得轴承转子以反比例函数的形式逼近落轴位置。

[0089] 步骤24、判断轴承转子是否到达落轴位置。因为最终轴承转子要停在保护轴承上，故判定条件是轴承转子的实时位移Δx是否大于0。

[0090] 若轴承转子的实时位移Δx不大于0，则确定轴承转子到达落轴位置，结束当前控制。否则，若轴承转子的实时位移为Δx大于0，则确定轴承转子未到达落轴位置，返回步骤22，进行循环，直至轴承转子到达落轴位置为止。

[0091] 其中，磁悬浮轴承的停浮控制过程，和磁悬浮轴承的起浮控制过程相比，二者都要进行位置检测和过流保护的判定。也就是说，起浮控制和停浮控制，都需要检测轴承转子的参考位置。开始执行起浮(停浮指令)，主控(即控制器)根据参考位置计算出相应的PWM波，使得轴承转子以指数级的形式逼近预期位置。判断轴承转子是否到达预期位置，是则停止，否则返回到前一步，继续使得轴承转子以指数级的形式逼近预期位置。不同的是最终位置不同，所以循环判定条件不同。

[0092] 采用本发明的技术方案，通过在接收到磁悬浮轴承的起停浮指令的情况下，根据轴承转子的所在位置确定磁悬浮轴承系统的功率放大器的PWM信号，并在并在磁悬浮轴承系统未触发过流保护的情况下，使轴承转子的位移曲线在磁悬浮轴承起浮时呈指数型，和/或在磁悬浮轴承停浮时呈反比例函数型，从而，通过在磁悬浮轴承的起停浮过程中，在起浮时减小甚至避免轴承线圈出现尖峰电流，和/或在磁悬浮轴承停浮时减小甚至消除轴承转子落轴的冲击力，能够保证甚至提升磁悬浮轴承的整体性能。

[0093] 根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮轴承的控制装置的一种磁悬浮轴承系统。该磁悬浮轴承系统可以包括：以上所述的磁悬浮轴承的控制装置。

[0094] 由于本实施例的磁悬浮轴承系统所实现的处理及功能基本相应于前述实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

[0095] 采用本发明的技术方案，通过在接收到磁悬浮轴承的起停浮指令的情况下，根据轴承转子的所在位置确定磁悬浮轴承系统的功率放大器的PWM信号，并在并在磁悬浮轴承系统未触发过流保护的情况下，使轴承转子的位移曲线在磁悬浮轴承起浮时呈指数型，和/或在磁悬浮轴承停浮时呈反比例函数型，能够减小起浮时的尖峰电流和停浮时的落轴碰撞。

[0096] 根据本发明的实施例，还提供了对应于磁悬浮轴承系统的一种磁悬浮轴承的控制方法，如图11所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述磁悬浮轴承，包括：轴承转子和轴承线圈。通过轴承线圈中的电流形成电磁场，通过电磁场传递电磁力，并通过控制轴承线圈的电流，控制电磁力，以驱动轴承转子悬浮至预期位置。所述磁悬浮轴承的控制方法，包括：步骤S110和步骤S120。

[0097] 在步骤S110处，通过位移采样单元，如位置摆放呈180°的成对的一对位移传感器，采样所述轴承转子所在位置，记为所述轴承转子的当前位置。即，采样所述轴承转子所在位置或实际位置。

[0098] 在步骤S120处，通过控制单元，接收用于对所述轴承转子进行控制的控制指令，在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化。位移采样单元，如用于检测轴承转子所在位置的位置传感器等。控制单元，如控制器，即轴承控制器等。

[0099] 其中，所述控制指令，包括：起浮指令或停浮指令。

[0100] 在所述控制指令为起浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第一变化率增大，再按第二变化率增大的方式，即先慢后快的增大方式，记为第一变化方式。所述第一变化率小于所述第二变化率。

[0101] 在所述控制指令为停浮指令的情况下，所述设定变化方式为：先按第三变化率减小，再按第四变化率减小的方式，即先快后慢的减小方式，记为第二变化方式。所述第三变化率，大于所述第四变化率。

[0102] 这样，本发明的方案，提出一种新型离散化的起停浮控制策略，能够控制磁悬浮轴承的起停浮状况，消除起浮和停浮时的负面影响，旨在减小起浮时的尖峰电流和停浮时的落轴碰撞的问题。

[0103] 在一些实施方式中，所述磁悬浮轴承所在系统，包括：功率放大器。所述磁悬浮轴承所在系统，即磁悬浮轴承系统。

[0104] 步骤S120中通过控制单元，在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，调节所述轴承线圈的电流，包括：通过控制单元，具体在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，按设定调节方式，调节所述功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器，以调节所述轴承线圈的电流。磁悬浮轴承系统中功率放大器的输入信号，包括：功率放大器的PWM信号。

[0105] 其中，所述设定调节方式，包括：通过调节所述功率放大器的输入信号，对所述轴承线圈的电流进行调节，从而使所述轴承转子的位移按所述设定变化方式变化。即，所述设定调节方式，是能够通过调节所述功率放大器的输入信号，对所述轴承线圈的电流进行调节，从而使所述轴承转子的位移按所述设定变化方式变化的方式。

[0106] 在一些实施方式中，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈指数型增大的方式。

[0107] 具体地，本发明的方案，通过算法控制，在磁悬浮轴承起浮时，使轴承转子的位移缓慢增加，之后再逐渐增大，如呈指数型变化。这样，可以最大化减小初始电流，且指数增长快，可以加快响应速率。从而，可有效减小轴承起浮时的尖峰电流，减小磁悬浮轴承系统过流保护的阀值。

[0108] 图7为磁悬浮轴承指数型离散化起浮控制的一实施例的电流曲线示意图。图7可以显示指数型起浮曲线。轴承转子的位移先缓慢增加，以减小启动时的电流尖峰，之后轴承转子的位移迅速增加，以求更快的响应速率。

[0109] 所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈反比例函数型减小的方式。

[0110] 具体地，本发明的方案，还通过算法控制，在磁悬浮轴承停浮时，使轴承转子的位移先快速减小，而后再缓慢减小，呈反比例型变化，以达到削弱落轴冲击的目的。也就是说，通过反比例函数控制，减小落轴冲击力。从而，可有效减小停浮时的落轴冲击作用，避免保护轴承受到损害。

[0111] 图8为磁悬浮轴承反比例型离散化停浮控制的一实施例的电流曲线示意图。图8可以显示反比例数型停浮曲线。轴承转子的位移变化先快后慢，以求落在保护轴承上的速度较小。

[0112] 这样，本发明的方案，利用指数函数变化率先慢后快的特性，使轴承转子的起浮位移变化初始慢、而后快，以此避免启动时的尖峰电流冲击，同时加快响应速率。停浮时，使轴承转子的位移变化先快后慢，以削弱落轴冲击。这样，从控制逻辑(如离散指数型)上进行控制，能够减小起浮时的尖峰电流和停浮时的落轴碰撞。

[0113] 或者，在一些实施方式中，所述第一变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先小后大的直线拟合指数形式增大的方式。所述第二变化方式，包括：使所述轴承转子的位移呈增益先大后小的直线拟合指数形式减小的方式。

[0114] 具体地，在本发明的方案中，也可用变增益的直线拟合指数形式，起浮曲线变化率是先慢后快，停浮曲线变化率是先快后慢。

[0115] 其中，增益，即曲线斜率，起浮阶段的位移曲线斜率初始比较小，曲线上升缓慢，后位移曲线斜率较大，曲线上升快，这样，是为了避免电流尖峰的产生。磁悬浮系统的实时性很强，整个功率放大器可以看做一个电流随动系统，响应要很快，相关方案中的控制方法，为了追求快速性，不可避免的使超调很大，即产生很大的电流尖峰，而该方案就是要在初始阶段尽力削减超调，后面加大斜率，以保证响应时间不会增加太多，即响应速度有保证。具体的实现过程，与由离散的指数变成两段甚至几段斜率不同的直线的控制逻辑相似。停浮阶段，以此类推，斜率初始比较大，曲线降落较快，后位移曲线斜率较小，曲线下降慢，力求触碰到保护轴承时速度比较小，减小落轴冲击。

[0116] 在一些实施方式中，还包括：通过控制单元，在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，在使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化之前，确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护，以在所述磁悬浮轴承未触发过流保护的情况下，根据所述轴承转子的当前位置，确定所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按设定变化方式变化。

[0117] 在一些实施方式中，所述磁悬浮轴承所在系统，包括：功率放大器。所述磁悬浮轴承所在系统，即磁悬浮轴承系统。所述磁悬浮轴承的控制方法，还包括：通过电流采样单元，在所述轴承线圈通电的情况下，采样所述轴承线圈的电流，记为所述轴承线圈的当前电流。电流采样单元，如用于采样轴承线圈的电流的电流传感器等。

[0118] 在一些实施方式中，通过控制单元，确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护的具体过程，参见以下示例性说明。

[0119] 下面结合图12所示本发明的方法中确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护的一实施例流程示意图，进一步说明确定所述磁悬浮轴承是否未触发过流保护的具体过程，包括：步骤S210和步骤S220。

[0120] 步骤S210，通过控制单元，具体还根据所述轴承转子的当前位置，确定所述磁悬浮轴承所在系统中功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器。磁悬浮轴承系统中功率放大器的输入信号，包括：功率放大器的PWM信号。

[0121] 步骤S220，通过电流采样单元，如电流传感器，具体还在所述功率放大器基于所述输入信号控制所述轴承线圈的电流的情况下，采样所述轴承线圈的当前电流。通过控制单元，具体还在所述功率放大器基于所述输入信号控制所述轴承线圈的电流的情况下，确定所述轴承线圈的当前电流是否大于设定的过流保护阈值，以在所述轴承线圈的当前电流大于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承需要触发过流保护，即启动预设的过流保护机制或触发过流保护，如停机或断电。在所述轴承线圈的当前电流小于或等于所述过流保护阈值的情况下，确定所述磁悬浮轴承不需要触发过流保护，并在所述控制指令为起浮指令的情况下，控制所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按第一变化方式变化。在所述控制指令为停浮指令的情况下，控制所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按第二变化方式变化。

[0122] 其中，设定的过流保护阈值，如过流保护阈值IMAX。

[0123] 具体地，通过位移采样单元，如位置摆放呈180°的成对的一对位移传感器，采样所述轴承转子所在位置，作为所述轴承转子的当前位置。

[0124] 通过控制单元，在接收到用于对所述轴承转子进行控制的控制指令的情况下，根据所述轴承转子的参考位置，确定所述功率放大器的输入信号，并将所述输入信号输出至所述功率放大器。磁悬浮轴承系统中功率放大器的输入信号，包括：功率放大器的PWM信号。所述控制指令，包括：起浮指令或停浮指令。

[0125] 通过电流采样单元，如电流传感器，在所述功率放大器基于所述输入信号控制所述轴承线圈的电流的情况下，采样所述轴承线圈的当前电流。

[0126] 通过控制单元，还确定所述轴承线圈的当前电流是否大于设定的过流保护阈值。若所述轴承线圈的当前电流大于所述过流保护阈值，则启动预设的过流保护机制，即触发过流保护，如停机或断电。若所述轴承线圈的当前电流小于或等于所述过流保护阈值，则在所述控制指令为起浮指令的情况下，控制所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按第一设定变化方式变化。在所述控制指令为停浮指令的情况下，控制所述轴承线圈的电流，以使所述轴承转子的位移按第二设定变化方式变化。

[0127] 这样，本发明的方案提出的一种新型磁悬浮轴承起停浮控制策略，通过改良磁悬浮轴承起浮和停浮时的算法，使轴承转子的位移曲线在磁悬浮轴承起浮时呈指数型，在磁悬浮轴承停浮时呈反比例函数型，解决磁悬浮电机浮轴时尖峰电流对电子元件造成伤害的问题，并解决落轴时轴承转子因下落过快而损坏保护轴承的问题。从而，可有效提高磁悬浮转子悬浮、快速稳定落轴，实现轴承转子的快速起停浮，可有效增加轴承转子悬浮、停浮时的稳定性，提高位移精度。

[0128] 图9为指数型起浮控制程序的一实施例的流程示意图。如图9所示，磁悬浮轴承的起浮控制方式，包括：

[0129] 步骤11、开始执行起浮指令，检测轴承转子所在位置，作为轴承转子的参考位置或实际位置。例如：采用位置摆放呈180°的成对的位移传感器，来检测磁悬浮轴承的轴承转子的实际位置。

[0130] 步骤12、控制器根据轴承转子所在位置计算并输出PWM(脉冲宽度调制)波，控制功率放大器产生电流。经电流传感器进行电流反馈，将电流传感器反馈的电流I与控制器中的过流保护阈值IMAX作比较，若电流传感器反馈的电流I超过控制器中的过流保护阈值IMAX，则触发过流保护(如停机或断电)，并返回到步骤11。若电流传感器反馈的电流I未超过控制器中的过流保护阈值IMAX，则不触发过流保护。

[0131] 步骤13、在未触发过流保护情况下，通过控制器中的算法，输出PWM波，使得轴承转子以指数级的形式逼近预期位置xref。

[0132] 步骤14、判断轴承转子是否到达预期位置xref。需要说明的是，因为电流纹波等因素影响，轴承转子并不是严格意义上悬浮在预期位置xref处，存在微米级的波动，故判定条件根据实际情况取误差ε。所以，判断轴承转子的实时位移Δx是否大于预期位置xref与误差ε之差、且轴承转子的实时位移Δx是否小于预期位置xref与误差ε之和。

[0133] 若轴承转子的实时位移Δx大于预期位置xref与误差ε之差、且轴承转子的实时位移Δx小于预期位置xref与误差ε之和，则确定轴承转子到达预期位置xref，结束当前控制。否则，若轴承转子的实时位移Δx不大于预期位置xref与误差ε之差，或轴承转子的实时位移Δx不小于预期位置xref与误差ε之和，则确定轴承转子未到达预期位置xref，返回步骤12，进行循环，直至轴承转子到达预期位置xref为止，即直到轴承转子的实时位移Δx大于预期位置xref与误差ε之差、且轴承转子的实时位移Δx小于预期位置xref与误差ε之和为止。

[0134] 图10为反比例函数型停浮控制程序的一实施例的流程示意图。如图10所示，磁悬浮轴承的停浮控制过程，包括：

[0135] 步骤21、开始执行停浮指令，检测轴承转子所在位置，作为轴承转子的参考位置或实际位置。例如：采用位置摆放呈180°的成对的位移传感器，来检测磁悬浮轴承的轴承转子的实际位置。

[0136] 步骤22、控制器根据轴承转子所在位置计算并输出PWM波，控制功率放大器的电流。经电流传感器进行电流反馈，将电流传感器反馈的电流I与控制器中的过流保护阈值IMAX作比较，若电流传感器反馈的电流I超过控制器中的过流保护阈值IMAX，则触发过流保护，并返回到步骤21。若电流传感器反馈的电流I未超过控制器中的过流保护阈值IMAX，则不触发过流保护。

[0137] 步骤23、在未触发过流保护的情况下，通过控制器中的算法，输出PWM波，使得轴承转子以反比例函数的形式逼近落轴位置。

[0138] 步骤24、判断轴承转子是否到达落轴位置。因为最终轴承转子要停在保护轴承上，故判定条件是轴承转子的实时位移Δx是否大于0。

[0139] 若轴承转子的实时位移Δx不大于0，则确定轴承转子到达落轴位置，结束当前控制。否则，若轴承转子的实时位移为Δx大于0，则确定轴承转子未到达落轴位置，返回步骤22，进行循环，直至轴承转子到达落轴位置为止。

[0140] 其中，磁悬浮轴承的停浮控制过程，和磁悬浮轴承的起浮控制过程相比，二者都要进行位置检测和过流保护的判定。也就是说，起浮控制和停浮控制，都需要检测轴承转子的参考位置。开始执行起浮(停浮指令)，主控(即控制器)根据参考位置计算出相应的PWM波，使得轴承转子以指数级的形式逼近预期位置。判断轴承转子是否到达预期位置，是则停止，否则返回到前一步，继续使得轴承转子以指数级的形式逼近预期位置。不同的是最终位置不同，所以循环判定条件不同。

[0141] 由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述磁悬浮轴承系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

[0142] 采用本实施例的技术方案，通过在接收到磁悬浮轴承的起停浮指令的情况下，根据轴承转子的所在位置确定磁悬浮轴承系统的功率放大器的PWM信号，并在并在磁悬浮轴承系统未触发过流保护的情况下，使轴承转子的位移曲线在磁悬浮轴承起浮时呈指数型，和/或在磁悬浮轴承停浮时呈反比例函数型，可有效减小轴承起浮时的尖峰电流，减小磁悬浮轴承系统过流保护的阀值，节省电路设计的复杂度和成本。

[0143] 综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

[0144] 以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。