[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
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 | ||
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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