(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111263462.9 (22)申请日 2021.10.28 (71)申请人 中国科学院理化 技术研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村东路2 9 号 (72)发明人 张舒月　伍继浩　龚领会　 (74)专利代理 机构 深圳市科进知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44316 代理人 孟洁 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 磁悬浮压缩机叶顶间隙的在线调节方法、 系 统、 终端 (57)摘要 本申请实施例的磁悬浮压缩机叶顶间隙的 在线调节方法、 系统、 终端， 首先建立磁悬浮轴承 的数学模型， 然后根据平衡位置获取自适应PID 控制器， 当平衡位置改变时， 所述自适应PID 控制 器参数自动更改， 无需手动调试参数， 依然能保 证系统的稳定和良好的响应性能， 保证压缩机正 常运行时实现叶顶间隙的实时调节。 权利要求书3页 说明书12页 附图7页 CN 114048594 A 2022.02.15 CN 114048594 A 1.一种磁悬浮压缩机叶顶间隙的在线调节方法， 其特 征在于， 包括下述 步骤： 步骤S110： 构建磁悬浮轴承的数 学模型； 步骤S120： 根据所述磁悬浮轴承的转子平衡位置获取PID控制器； 步骤S130： 所述PID控制器对磁悬浮轴承的动态和静态响应能力进行仿真测试； 步骤S140： 判断仿真结果是否符合要求； 若是， 结束； 若否， 返回步骤S120 。 2.如权利要求1所述的磁悬浮压缩机叶顶间隙的在线调节方法， 其特征在于， 在步骤 S110中， 构建磁悬浮轴承的数 学模型， 具体为： 所述磁悬浮轴承的数 学模型为： 式中， 转子的平衡位置标记为x0， 绕组线圈的偏置电流为i0， 转子的瞬时位移标记为x， 线圈的瞬时电流标记为i， μ0是真空磁导率， ki和kx分别是轴向磁轴承的电流刚度和位移刚 度， ku和kd分别是上下轴向磁轴承的轴承参 数， 上轴向磁悬浮轴承 磁极面积及下轴向磁悬浮 轴承磁极面积分别记为Au和Ad， 上轴向磁悬浮轴 承的线圈匝数及下轴向磁悬浮轴 承的线圈 匝数分别记为 Nu和Nd， 转子的质量记为m， 磁轴承和保护轴承的单边气隙分别等于xm和xp； 3.如权利要求2所述的磁悬浮压缩机叶顶间隙的在线调节方法， 其特征在于， 在步骤 S120中， 根据所述磁悬浮轴承的转子的平衡位置获取PID控制器， 具体包括： 步骤S121： 自定义所述平衡位置所需求的相对刚度系数μ， 相对阻尼系数ξ及相对积分 系数 η； 步骤S122： 根据所述相对刚度系数 μ， 相对阻尼系数ξ及相对积分系数 η获取PID控制器。 4.如权利要求3所述的磁悬浮压缩机叶顶间 隙的在线调节方法， 其特征在于， 所述相对 刚度系数μ取值范围为1～3， 所述相 对阻尼系数ξ取值范围为20％～80％， 所述相对积分系 数 η根据经验选取。 5.如权利要求4所述的磁悬浮压缩机叶顶间隙的在线调节方法， 其特征在于， 在步骤 S122中， 根据所述相对刚度系数μ， 相对阻尼系数ξ及相对积分系数η获取PID控制器， 具体 为： 根据所述相对刚度系数 μ， 相对阻尼系数ξ及相对积 分系数η获取PID控制器， 所述PID控 制器为 其中：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114048594 A 2Td为微分时间常数， 用于高频噪音信号的截断； Kp为比例系数， Kd为微分系数， Ki为积分系数， 分别 利用下列三个公式求得： Ki≈ ηKpKp； 式中， Ga是功率放大器的增益， Gs是传感器的增益。 6.一种磁悬浮压缩机叶顶间隙的在线调节系统， 其特 征在于， 包括： 模型构建单 元： 用于构建磁悬浮轴承的数 学模型； 控制器单 元： 用于根据磁悬浮轴承的转子的平衡位置获取PID控制器； 仿真单元： 用于实现所述PID控制器对磁悬浮轴承的动态和静态响应能力进行仿真测 试； 判断单元： 用于判断仿真结果是否符合要求。 7.如权利要求6所述的磁悬浮压缩机叶顶间 隙的在线调节系统， 其特征在于， 所述磁悬 浮轴承系统的数 学模型为： 式中， 转子的平衡位置标记为x0， 绕组线圈的偏置电流为i0， 转子的瞬时位移标记为x， 线圈的瞬时电流标记为i， μ0是真空磁导率， ki和kx分别是轴向磁轴承的电流刚度和位移刚 度， ku和kd分别是上下轴向磁轴承的轴承参 数， 上轴向磁悬浮轴承 磁极面积及下轴向磁悬浮 轴承磁极面积分别记为Au和Ad， 上轴向磁悬浮轴 承的线圈匝数及下轴向磁悬浮轴 承的线圈 匝数分别记为 Nu和Nd， 转子的质量记为m， 磁轴承和保护轴承的单边气隙分别等于xm和xp； 8.如权利要求7所述的磁悬浮压缩机叶顶间 隙的在线调节系统， 其特征在于， 所述控制 器单元包括： 参数设定模块： 用于自定义所述平衡位置所需求的相对刚度系数μ， 相对阻尼系数ξ及 相对积分系数 η； 计算模块： 根据所述相对刚度系数 μ， 相对阻尼系数ξ及相对积分系数 η获取PID控制器。 9.如权利要求8所述的磁悬浮压缩机叶顶间 隙的在线调节系统， 其特征在于， 所述相对 刚度系数μ取值范围为1～3， 所述相 对阻尼系数ξ取值范围为20％～80％， 所述相对积分系 数 η根据经验选取。 10.如权利要求9所述的磁悬浮压缩机叶顶间 隙的在线调 节系统， 其特征在于， 所述PID权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114048594 A 3