[发明专利]五自由度交流主动磁轴承自抗扰解耦控制器及构造方法

摘要

本发明公开一种五自由度交流主动磁轴承自抗扰解耦控制器及构造方法，由串接在复合被控对象前的内部结构相同的五个自适应自抗扰控制器组成，分别控制单自由度被控对象，每个自适应自抗扰控制器都由跟踪微分器、非线性状态误差反馈控制律、自适应扩张状态观测器、BP神经网络、第一补偿因子和第二补偿因子组成，通过构造系统的自适应扩张状态观测器，能够自动补偿被控对象内部、外部扰动，并采用状态误差反馈控制律实现系统优良的控制性能，利用神经网络逼近非线性函数的性质对关键参数进行整定，实现了自抗扰解耦控制器关键参数的在线自整定，提高了自抗扰解耦控制器的控制性能。

主权项

1.一种五自由度交流主动磁轴承自抗扰解耦控制器，其特征是：由串接在复合被控对象(4)前的内部结构相同的五个自适应自抗扰控制器组成，分别控制单自由度被控对象，其中的第一自适应自抗扰控制器(51)的输入为径向位移x_a和径向位移的期望值x_a^*、输出为控制电流期望值i_ax^*，第二自适应自抗扰控制器(52)的输入为径向位移y_a和径向位移的期望值y_a*、输出为控制电流期望值i_ay^*，第三自适应自抗扰控制器(53)的输入为径向位移x_b和径向位移的期望值x_b^*、输出为控制电流期望值i_bx^*，第四自适应自抗扰控制器(54)的输入为径向位移y_b和径向位移的期望值y_b^*、输出为电流期望值i_by^*，第五自适应自抗扰控制器(55)的输入为轴向位移z和轴向位移的期望值z^*、输出为控制电流期望值i_z^*；每个自适应自抗扰控制器都由跟踪微分器、非线性状态误差反馈控制律、自适应扩张状态观测器、BP神经网络、第一补偿因子和第二补偿因子组成，五个跟踪微分器的输入分别是径向位移的期望值x_a^*、y_a*、x_b^*、y_b^*和轴向位移的期望值z^*，其中的第一个跟踪微分器(511)的输出是对应的跟踪信号x₁和微分信号x₂，第一个自适应扩张状态观测器(512)的输入为复合被控对象的输出位移x_a、三个参数β₀₁、β₀₂和β₀₃、控制量u、输出为x₁、x₂的估计值z₁、z₂和总扰动的估计值z₃，第一个非线性状态误差反馈控制律(513)的输入为误差e₁＝x₁‑z₁和e₂＝x₂‑z₂、输出为控制量u₀，第一个BP神经网络(514)的输入为误差e₁、e₂、位移x_a和偏置值1、输出为三个参数β₀₁、β₀₂和β₀₃，第一个第一补偿因子(515)的输入为误差u₀‑z₃、输出为至单自由度被控对象的电流i_a^*，第一个第二补偿因子(516)的输入是电流i_a^*，输出是至自适应扩张状态观测器(512)的控制量u。