[发明专利]一种基于磁悬浮减震装置的预测控制方法

权利要求书

1.一种基于磁悬浮减震装置的预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：提出一种磁悬浮抬升减震保护装置；

步骤二：基于磁悬浮抬升减震保护装置，分析其工作原理，考虑其受到扰动引起被抬升物的偏移和转动，建立运动学方程和转动方程，其为非线性方程；

步骤三：将列出的非线性方程线性化，以电流为控制量列写状态方程；

步骤四：将磁悬浮抬升减震保护装置的状态方程采用前项欧拉法离散化，列写预测控制方程，设计预测控制器；

步骤五：针对被悬浮抬升的物体偏移位置和转动角度的约束，设计优化算法；

步骤六：进一步优化算法，给出迭代求解步骤，最终迭代求取最佳解；

所述步骤五中，基于磁悬浮抬升减震保护装置控制系统，给出预测控制器的优化目标函数：

其中，ΔU(k)为根据k与k-1时刻离散化计算得到的控制量差值，H为常数矩阵，f为常数矩阵，f^T为常数矩阵f的转置矩阵，

再对状态变量的幅值进行约束，进一步给出带有约束的优化目标函数：

其中，ΔU(k)为根据k与k-1时刻离散化计算得到的控制量差值，H为常数矩阵，f为常数矩阵，f^T为常数矩阵f的转置矩阵；

所述步骤六中，基于磁悬浮抬升减震保护装置控制系统，针对带有不等式约束的目标函数，给出松弛KKT条件：

其中，H为常数矩阵，x＝ΔU(k)，γ为拉格朗日乘子，w为变量；Y为由拉格朗日乘子组成的对角矩阵；W为变量w组成的对角矩阵，e为单位向量，e＝(1,1,…1)^T，μ为实数且大于0，基于磁悬浮抬升减震保护装置控制系统，设计优化算法，并给出迭代求解步骤，求出满足条件的最优解。

2.根据权利要求1所述的基于磁悬浮减震装置的预测控制方法，其特征在于，所述步骤三中，基于磁悬浮抬升减震保护装置，将给出的非线性方程近似线性化后，以浮子在x，y，z轴上的位移和转角为状态变量和输出，x，y，z轴的电流为输入，建立状态方程，从而实现系统对被抬升物的姿态进行控制，维持其平衡。

3.根据权利要求1所述的基于磁悬浮减震装置的预测控制方法，其特征在于，所述步骤四中，基于磁悬浮抬升减震保护装置，采用前项欧拉法，将列出的状态方程离散化，根据预测控制方法设计出预测控制器。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于磁悬浮减震装置的预测控制方法，其特征在于，所述步骤一中的磁悬浮抬升减震保护装置整体为六面体箱体，箱体的每一个面上均设置有单元模块，每一个单元模块由若干个线圈和霍尔元件组成，通过控制单个单元模块或组合控制多个单元模块以实现磁悬浮减震。