[发明专利]一种电磁轴承-转子系统多目标优化控制方法

权利要求书

1.一种电磁轴承-转子系统多目标优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将电磁轴承-转子系统简化为平面转子模型，所述平面转子模型包括电磁轴承A 中心平面处的平面转子A，即A盘，和电磁轴承B中心平面处的平面转子B，即B盘；分别推导出A盘和B盘的等效刚度、等效阻尼、最大振幅及灵敏度函数的解析模型；

S2：以平面转子模型的振动和鲁棒性为优化目标，以平面转子模型的稳定性、等效刚度、等效阻尼、最大振幅和灵敏度函数最大幅值为约束条件，分别建立平面转子A和平面转子B的最优化模型；

S3：采用多维可视化算法求解平面转子A和平面转子B的最优化模型，得到平面转子A和平面转子B的多目标优化控制器的比例系数P、积分系数I和微分系数D三个控制参数的最优可行域，利用多维可视化算法求解该最优化模型的具体步骤为：

S301：根据工程经验以及平面转子控制系统的稳定性、等效刚度和等效阻尼的约束条件，初步选取偏置电流I₀、比例系数P和微分系数D的范围；

S302：以偏置电流I₀、比例系数P和微分系数D为决策变量，构建最大振幅目标函数A_max（I₀，P，D），以平面转子控制系统的稳定性、等效阻尼和等效刚度以及最大振幅A_max小于定转子气隙x₀这三个约束条件为约束，以偏置电流I₀、比例系数P和微分系数D为坐标轴，最大振幅A_max为色标轴，进行四维可视化处理，得到最大振幅A_max的四维可行域；

S303：以偏置电流I₀、比例系数P和微分系数D为决策变量，构建灵敏度函数最大幅值目标函数M（I₀，P，D），以平面转子控制系统的稳定性、等效阻尼和等效刚度、最大振幅A_max小于定转子气隙x₀以及灵敏度函数最大幅值M小于3这四个约束条件为约束，以偏置电流I₀、比例系数P和微分系数D为坐标轴，灵敏度函数最大幅值M为色标轴，进行四维可视化处理，得到灵敏度函数最大幅值M的四维可行域；

S304：综合考虑振幅特性和鲁棒性，并构建评价函数F：

其中，K₁是最大振幅A_max的权重系数，K₂是灵敏度函数最大幅值M的权重系数，且K₁+ K₂=1；

以偏置电流I₀、比例系数P和微分系数D为决策变量，构建评价函数目标函数F（I₀，P，D），以平面转子控制系统的稳定性、等效阻尼和等效刚度、最大振幅A_max小于定转子气隙x₀以及灵敏度函数最大幅值M小于3这四个约束条件为约束，以偏置电流I₀、比例系数P和微分系数D为坐标轴，评价函数F为色标轴，进行四维可视化处理，得到评价函数F的四维可行域；

S305：对得到的评价函数F的四维可行域进行降维处理，取I₀=1A，得到三维可行域，所述三维可行域的可视化自变量分别为比例系数P和微分系数D，因变量为评价函数F，依据该三维可行域求解出比例系数P和微分系数D；最后依据求解出的比例系数P和微分系数D和稳定性条件确定积分系数I的大小，完成多目标优化模型的求解。