无轴承永磁电机悬浮系统优化自抗扰控制器的构造方法

摘要

本发明公开一种无轴承永磁电机悬浮系统优化自抗扰控制器的构造方法，根据复合被控对象的输入输出信号构建x、y方向二阶扩张状态观测器，将给定位移信号分别与x、y方向复合位移反馈的输出进行比较，确定x、y方向误差开方控制器的输入信号；将x、y方向二阶扩张状态观测器的输出信号分别与x、y方向误差开方控制器的输出信号相结合得到复合被控对象的输入给定；构成x、y方向优化自抗扰控制器，一起控制复合被控对象。本发明所述构造方法所需调节的参数较少，可以兼顾系统的稳态响应性能和动态响应性能，兼顾系统在空载、带载以及负载突变悬浮运行工况下的特性，算法具有很好的适应性。

主权项

一种无轴承永磁电机悬浮系统优化自抗扰控制器的构造方法，其特征是依次采用如下步骤：1）将力/电流变换器（1）、电流控制模块（2）、扩展逆变器控制模块（3）、无轴承永磁电机（4）、电流检测模块（5）、角度计算模块（6）、负载（7）以及电涡流位移传感器（8）作为一个整体构成复合被控对象（9）；力/电流变换器（1）的输出与电流检测模块（5）的输出相结合作为电流控制模块（2）的输入，电流控制模块（2）的输出为扩展逆变器控制模块（3）的输入，扩展逆变器控制模块（3）的输出同时作为无轴承永磁电机（4）和电流检测模块（5）的输入，无轴承永磁电机（4）与负载通过机械连轴器连接在一起，电涡流位移传感器（8）在无轴承永磁电机（4）内部以检测无轴承永磁电机（4）悬浮系统的径向位移和；复合被控对象（9）的输入为给定x方向的径向力和y方向的径向力，输出为径向位移x和y；2）根据复合被控对象（9）的输入输出信号构建x方向二阶扩张状态观测器（102）和y方向二阶扩张状态观测器（112），x方向二阶扩张状态观测器（102）的第一个输入为径向位移x、第二个输入为径向力与可调系数的乘积；y方向二阶扩张状态观测器（112）的第一个输入为径向位移y、第二个输入为径向力与可调系数的乘积；x方向二阶扩张状态观测器（102）的输出为和，用来跟踪径向位移x，用来跟踪x方向的未知扰动；y方向二阶扩张状态观测器（112）的输出信号为和，用来跟踪径向位移，用来跟踪y方向的未知扰动；3）将给定位移信号与x方向复合位移反馈（103）的输出进行比较，确定出误差，该误差作为x方向误差开方控制器（101）的输入信号；将给定位移信号与y方向复合位移反馈（113）的输出进行比较，确定出误差，该误差作为y方向误差开方控制器（111）的输入信号；4）将x方向二阶扩张状态观测器（102）的一个输出经可调系数之后，与x方向误差开方控制器（101）的输出相结合作为复合被控对象（9）的输入的径向力，；将y方向二阶扩张状态观测器（112）的一个输出经可调系数之后，与y方向误差开方控制器（111）的输出相结合作为复合被控对象（9）的输入的径向力，；5）将x方向误差开方控制器（101）、x方向二阶扩张状态观测器（102）及x方向复合位移反馈（103）作为一个整体构成x方向优化自抗扰控制器（10）；将y方向误差开方控制器（111）、y方向二阶扩张状态观测器（112）及y方向复合位移反馈（113）作为一个整体构成y方向优化自抗扰控制器（11）；x方向优化自抗扰控制器（10）和y方向优化自抗扰控制器（11）一起控制复合被控对象（9）。