[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

说明书

本发明公开了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，所述方法包括：根据推力主动磁悬浮轴承转子在X方向上的位移，通过拉氏变换得到传递函数，将传递函数转换成状态方程，计算积分模糊滑模控制器的第一输出；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，本发明能够使推力主动磁悬浮轴承系统在一定时间内从启动到稳定运行并且不会发生振荡现象，提高磁悬浮轴承的控制精度并有效减轻与消除滑模抖振，具有较强的鲁棒抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承控制领域，特别涉及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。

背景技术

主动磁悬浮轴承(active magnetic bearing，AMB)具有无磨损、寿命长、无润滑油污染等一系列优点，因而已被运用于数百种不同的旋转或往复式运动机械上。由于磁悬浮轴承控制器性能的好坏直接决定了磁悬浮能否实现，所以高性能控制器的设计成为磁悬浮轴承研究的热点。

目前比例-积分-微分PID控制器被广泛的应用于磁悬浮轴承实际控制当中，其中包括推力主动磁悬浮轴承。但是由于推力主动磁悬浮轴承是一个典型的强烈非线性系统，很难建立它的精确数学模型，所以PID控制器在工程实际中往往难以得到较好的动态性能。

滑模变结构控制由于具有强抗干扰能力，特别适合非线性系统的状态辨识与控制，从而得到广泛的研究。然而，滑模变结构控制存在滑模抖振这个固有缺点，随着系统非线性的增强，会严重影响控制器的控制性能，因此需要进行改善和消除滑模抖振。

发明内容

本发明为解决上述问题，提出了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，利用模糊控制具有不需要被控对象精确数学模型的优点，将其与积分滑模控制结合起来组成积分模糊滑模控制，发挥两者优势以实现减轻与消除滑模抖振。

根据本发明的一个方面，提供一种推力主动磁悬浮轴承的积分模糊滑模控制方法，包括以下步骤：

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。

根据本发明的另一个方面，提供一种推力主动磁悬浮轴承的积分模糊滑模控制设备，包括：

一种推力主动磁悬浮轴承的积分模糊滑模控制设备，与推力主动磁悬浮轴承相连接，包括以下模块：

磁悬浮轴承转子的力学转换模块，用于计算X方向上推力主动磁悬浮轴承转子的力学方程，通过拉氏变换得到推力主动磁悬浮轴承的传递函数；将传递函数转换成状态方程；

积分模糊滑模控制器，包括等效控制器、切换控制器和模糊控制器，用于根据状态方程，计算积分模糊滑模控制器的第一输出；根据积分滑模面的参数和所述第一输出，通过模糊规则得到模糊控制器的输出，使用模糊控制器的输出调节等效控制器和切换控制器的权重，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。

本发明提供的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，其能够使系统在一定时间内从启动到稳定运行并且不会发生振荡现象，提高推力主动磁悬浮轴承的控制精度并有效减轻与消除滑模抖振，具有较强的鲁棒干扰能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种推力主动磁悬浮轴承的积分模糊滑模控制方法流程图；