磁懸浮分子泵系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種磁懸浮分子泵系統，包括磁懸浮分子泵，所述磁懸浮分子泵具有軸向磁軸承和徑向磁軸承；第一電流檢測裝置，用于檢測徑向磁軸承靜態電流；第二電流檢測裝置，用于檢測徑向磁軸承靜態電流；位移檢測裝置，用于檢測轉子位移，和計算輸出轉子位移偏差以及轉子位移偏差變化率信息；預設參數存儲介質，用于存儲模糊規則信息和相應的預設模糊控制數據；控制裝置，用于根據徑向磁軸承靜態電流信息、軸向磁軸承靜態電流信息、轉子位移偏差信息和轉子位移偏差變化率信息，結合所述預設參數存儲介質中的所述模糊規則信息和相應的預設模糊控制數據進行模糊控制，輸出控制信號實現所述磁懸浮分子泵在任意位置安裝時均能穩定運行。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于流體設備，尤其涉及一種磁懸浮分子泵系統。
技術介紹
磁懸浮分子泵是利用磁軸承產生電磁力使轉子懸浮在空中，實現轉子和定子之間無機械接觸且轉子位置可主動控制的一種新型高性能分子泵。由于磁懸浮分子泵具有無摩擦、無需潤滑、無污染、高速度、壽命長等優點，因此磁懸浮分子泵廣泛用于高真空度、高潔凈度的真空獲得領域。磁懸浮分子泵的負載由徑向磁軸承和軸向磁軸承共同承擔。在工作過程中，磁懸浮分子泵可能需要在任意位置安裝。磁懸浮安裝在不同安裝位置時，徑向磁軸承和軸向磁軸承分擔的負載不同，磁軸承線圈電流也隨之變化，因此需要合理分配磁軸承承載力。針對分子泵安裝角α和旋轉角β變化的問題，較常見的方法是將徑向和軸向磁軸承偏置電流始終取各種安裝情況下所需值的最大值，以保證磁軸承產生的靜態磁場滿足承載需求，避免出現徑向磁軸承和軸向磁軸承的承載力不足；同時在分子泵安裝角α和旋轉角β變化時，采用固定的控制算法保證系統穩定。上述方案的缺陷在于將徑向和軸向磁軸承偏置電流均取最大值將導致大部分工況下磁軸承線圈偏置電流過大，功耗增加，線圈發熱嚴重。不論分子泵安裝角α和旋轉角 β如何變化，控制程序采用固定的控制算法容易造成系統性能下降。模糊控制是以模糊集合論，模糊語言變量和模糊邏輯為基礎的計算機智能控制。 控制系統的魯棒性強、抗干擾能力強，尤其適合于非線性的控制。如今，模糊控制多用于家用電器領域，如模糊洗衣機、電冰箱、空調器、電飯鍋等。由于磁懸浮分子泵是一個非線性系統，且很難建立一個精確的數學模型。因此適合采用模糊控制方法對其進行控制，保證其在任意安裝時均能穩定運行。然而，設計控制系統達到上述目標需要對所采集的技術變量信息有一個明確的認知，因此在磁懸浮分子泵系統的整體設計上應有相應信息采集裝置與之匹配。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是提供一種磁懸浮分子泵系統，可以在磁懸浮分子泵安裝位置發生變化后，根據分子泵實現靜態懸浮時的徑向磁軸承靜態電流信息、軸向磁軸承靜態電流信息及磁懸浮分子泵運行時轉子位置變化情況，自動調整其控制參數，保證磁懸浮分子泵的穩定運行。為此，本技術的磁懸浮分子泵系統所采用的技術方案為包括磁懸浮分子泵，所述磁懸浮分子泵具有軸向磁軸承和徑向磁軸承；還包括第一電流檢測裝置，與所述磁懸浮分子泵電路連接，用于檢測所述磁懸浮分子泵實現靜態懸浮時的徑向磁軸承靜態電流；第二電流檢測裝置，與所述磁懸浮分子泵電路連接，用于檢測所述磁懸浮分子泵實現靜態懸浮時的徑向磁軸承靜態電流；位移檢測裝置，設于所述磁懸浮分子泵的轉子處，用于在分子泵工作時檢測的轉子位移，和計算輸出轉子位移偏差和轉子位移偏差變化率信息；預設參數存儲介質，用于存儲模糊規則信息和相應的預設模糊控制數據；控制裝置，所述控制裝置分別與所述磁懸浮分子泵、所述第一電流檢測裝置、第二電流檢測裝置和所述位移檢測裝置連接，用于根據接收由所述電流檢測裝置傳送來的徑向磁軸承靜態電流信息、所述軸向磁軸承靜態電流信息、和由所述位移檢測裝置傳送來的轉子位移偏差信息和轉子位移偏差變化率信息，結合所述預設參數存儲介質中的所述模糊規則信息和相應的預設模糊控制數據進行模糊控制，輸出控制信號給磁懸浮分子泵來實現所述磁懸浮分子泵在任意位置安裝時的穩定運行。上述的磁懸浮分子泵系統，所述位移檢測裝置包括上徑向位移傳感器，下徑向位移傳感器，和軸向傳感器。上述的磁懸浮分子泵系統，所述電流檢測裝置為電流傳感器；所述預設參數存儲介質為數據庫服務器。本技術具有以下優點本技術的第一電流檢測裝置，與所述磁懸浮分子泵電路連接，用于檢測所述磁懸浮分子泵實現靜態懸浮時的徑向磁軸承靜態電流；第二電流檢測裝置，與所述磁懸浮分子泵電路連接，用于檢測所述磁懸浮分子泵實現靜態懸浮時的徑向磁軸承靜態電流；位移檢測裝置，設于所述磁懸浮分子泵的轉子處，用于在分子泵工作時檢測的轉子位移，和計算輸出轉子位移偏差和轉子位移偏差變化率信息；預設參數存儲介質，用于存儲模糊規則信息和相應的預設模糊控制數據；控制裝置，所述控制裝置分別與所述磁懸浮分子泵和所述電流檢測裝置和所述位移檢測裝置連接，用于根據接收由所述電流檢測裝置傳送來的徑向磁軸承靜態電流信息和所述軸向磁軸承靜態電流信息，和由所述位移檢測裝置傳送來的轉子位移偏差信息和轉子位移偏差變化率信息，結合所述預設參數存儲介質中的所述模糊規則信息和相應的預設模糊控制數據進行模糊控制，輸出控制信號給磁懸浮分子泵；這種設計可以在磁懸浮分子泵安裝位置發生變化后，磁懸浮分子泵系統可自動調整其控制參數，保證該磁懸浮分子泵穩定運行。附圖說明為了使本技術的內容更容易被清楚的理解，下面根據本技術的具體實施例并結合附圖，對本技術作進一步詳細的說明，其中圖1是安裝角α變化時，徑向磁軸承和軸向磁軸承分力圖；圖2磁懸浮分子泵安裝角α的示意圖；圖3為本技術磁懸浮分子泵自動控制原理圖；圖4是安裝角α的隸屬度函數曲線圖；圖5是E、EC的隸屬度函數曲線圖；圖6是Izup，Izdown的隸屬度函數曲線圖；圖7是K' Pi, K' Π,Κ' 的隸屬度函數曲線圖；圖8是徑向磁軸承重力因子G11的隸屬度函數曲線圖；圖9是I1, I3的隸屬度函數曲線圖；圖10是KPi，Kli，KDi的隸屬度函數曲線圖；圖11是本技術模糊控制流程圖；圖12是磁懸浮分子泵系統的結構示意圖；圖13是磁懸浮分子泵旋轉角β示意圖；圖14是旋轉角β變化時，徑向磁軸承各磁極對分力圖；圖15是磁懸浮分子泵的結構示意圖；1-上徑向磁軸承；2-轉子；3-電機；4-下徑向磁軸承；5軸向磁軸承；6-推力盤； 7-上徑向位移傳感器；8-下徑向位移傳感器；9-軸向位移傳感器；對實施例中所用的名詞給予如下名詞解釋預設模糊徑向磁軸偏置電流信息是指模糊數據庫中建立模糊規則時使用的描述徑向磁軸承偏置電流信息的模糊變量；預設模糊軸向磁軸偏置電流信息是指模糊數據庫中建立模糊規則時使用的描述軸向磁軸承偏置電流信息的模糊變量；預設模糊轉子位移偏差是指模糊數據庫中建立模糊規則時使用的描述轉子位移偏差的模糊變量；預設模糊轉子位移偏差變化率是指模糊數據庫中建立模糊規則時使用的描述轉子位移偏差變化率的模糊變量；預設模糊分子泵安裝角α信息是指模糊數據庫中建立模糊規則時使用的描述分子泵安裝角α信息的模糊變量；預設模糊徑向磁軸承重力因子是指模糊數據庫中建立模糊規則時使用的描述徑向磁軸承重力因子的模糊變量；預設模糊PID參數信息是指模糊數據庫中建立模糊規則時使用的描述PID參數信息的模糊變量；徑向磁軸承靜態電流信息指的是電流檢測裝置采集到的徑向磁軸承靜態電流值； 軸向磁軸承靜態電流信息指的是電流檢測裝置采集到的軸向磁軸承靜態電流值；轉子位移偏差信息指的是位移檢測裝置采集到的轉子位移偏差值；轉子位移偏差變化率信息指的是位移檢測裝置采集到的轉子位移偏差變化率值；PID參數信息指的是模糊控制數據庫模塊采集到的PID參數值；徑向磁軸承重力因子信息指的是參數計算模塊計算得到的徑向磁軸承重力因子值；分子泵安裝角α信息指的是參數計算模塊得到的分子泵安裝角α信息值；模糊徑向磁軸承偏置電流信息指的是徑向磁軸承偏置電流值經過模糊化得到的模糊變量；模糊軸向磁軸偏置電流信息指的是軸向磁軸偏置電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種磁懸浮分子泵系統，包括磁懸浮分子泵，所述磁懸浮分子泵具有軸向磁軸承和徑向磁軸承；其特征在于：還包括第一電流檢測裝置，與所述磁懸浮分子泵電路連接，用于檢測所述磁懸浮分子泵實現靜態懸浮時的徑向磁軸承靜態電流；第二電流檢測裝置，與所述磁懸浮分子泵電路連接，用于檢測所述磁懸浮分子泵實現靜態懸浮時的徑向磁軸承靜態電流；位移檢測裝置，設于所述磁懸浮分子泵的轉子處，用于在分子泵工作時檢測的轉子位移，和計算輸出轉子位移偏差和轉子位移偏差變化率信息；預設參數存儲介質，用于存儲模糊規則信息和相應的預設模糊控制數據；控制裝置，所述控制裝置分別與所述磁懸浮分子泵、所述電流檢測裝置和所述位移檢測裝置連接，用于根據接收由所述電流檢測裝置傳送來的徑向磁軸承靜態電流信息、所述軸向磁軸承靜態電流信息，和由所述位移檢測裝置傳送來的轉子位移偏差信息和轉子位移偏差變化率信息，結合所述預設參數存儲介質中的所述模糊規則信息和相應的預設模糊控制數據進行模糊控制，輸出控制信號給磁懸浮分子泵實現所述磁懸浮分子泵在任意位置安裝時的穩定運行。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張凱，張小章，李奇志，鄒蒙，武涵，
申請(專利權)人：清華大學，北京中科科儀技術發展有限責任公司，
類型：實用新型
國別省市：11