[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

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X_r为参考位置指令x_r的矩阵形式，为参考位置指令x_r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x_r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，K_x为力位移刚度系数，K_i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：

u_s＝mηsgn(w)/(K_ik₂)，

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＝u_eq+u_s，

其中，u_eq为等效控制器的输出，u_s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)＝K_xX(s)+K_iI(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，K_x为力位移刚度系数，K_i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，K_x为力位移刚度系数，K_i为力电流刚度系数。