[发明专利]一种推力主动磁悬浮轴承的积分模糊滑模控制方法及设备有效

专利信息
申请号: 201910916619.X 申请日: 2019-09-26
公开(公告)号: CN110597066B 公开(公告)日: 2022-08-09
发明(设计)人: 禄盛;史军辉;赵洋;朴昌浩;陈翔 申请(专利权)人: 重庆邮电大学
主分类号: G05B13/04 分类号: G05B13/04
代理公司: 重庆辉腾律师事务所 50215 代理人: 王海军
地址: 400065 重*** 国省代码: 重庆;50
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摘要:
搜索关键词: 一种 推力 主动 磁悬浮 轴承 积分 模糊 控制 方法 设备
【权利要求书】:

1.一种推力主动磁悬浮轴承的积分模糊滑模控制方法,其特征在于,包括:

步骤1,根据推力主动磁悬浮轴承转子在X方向上的位移,计算转子X方向上的力学方程,通过拉氏变换得到推力主动磁悬浮轴承的传递函数;

步骤2,将推力主动磁悬浮轴承的传递函数转换成状态方程;

步骤3,根据状态方程,计算积分模糊滑模控制器的第一输出;

步骤4,根据积分滑模面的参数和所述第一输出,通过模糊规则调节等效控制和切换控制权重,计算积分模糊滑模控制器的第二输出,利用所述第二输出来控制推力主动磁悬浮轴承转子的位置;

其中,所述步骤3,根据状态方程,计算积分模糊滑模控制器的第一输出包括:

步骤301,根据状态方程计算参考位置指令和位置误差其中Xr为参考位置指令xr的矩阵形式,为参考位置指令xr的一阶导数,X为转子位移x的矩阵形式,E为位置误差e的矩阵形式,为位置误差e的一阶导数;

步骤302,定义积分滑模面w的公式为其中,积分滑模面参数k1和k2为非零正常数,t是代表转子运行的时间,0代表转子开始运行,为参考位置指令xr的二阶导数;

计算积分滑模面w的一阶导数:

其中x表示的是转子在X方向上的位移,m是转子质量,为转子位移的一阶导数,Kx为力位移刚度系数,Ki为力电流刚度系数,u为积分模糊滑模控制器的第一输出;

令积分滑模面w的一阶导数计算等效控制器的输出为:

步骤303,计算切换控制器的输出:

us=mηsgn(w)/(Kik2),

其中,m是转子质量,η为大于零的常数,sgn(·)为符号函数;

步骤304,计算积分模糊滑模控制器的第一输出u为:

u=ueq+us

其中,ueq为等效控制器的输出,us为切换控制器的输出;所述第一输出u的稳定性判定公式为:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1包括:

根据推力主动磁悬浮轴承转子在X方向上的位移x,计算转子X方向上的力学方程:

通过拉氏变换得到拉氏变换式:

ms2X(s)=KxX(s)+KiI(s);

进而得到推力主动磁悬浮轴承的传递函数G(s):

其中,x表示的是转子在X方向上的位移,m是转子质量,为转子位移的二阶导数,i是X方向上的控制电流,Kx为力位移刚度系数,Ki为力电流刚度系数,s是推力主动磁悬浮轴承转子的传递函数的变量,X(s)表示传递函数的输出量,I(s)表示传递函数的输入量。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2所述的状态方程的表达式为:

其中,转子位移x的矩阵是转子位移x的一阶导数,矩阵为矩阵X的一阶导数,矩阵矩阵矩阵U′为积分模糊滑模控制器的第二输出u′的矩阵,m是转子质量,Kx为力位移刚度系数,Ki为力电流刚度系数。

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