[發明專利]一種確定軸向磁軸承PID參數魯棒穩定域的方法有效

申請號：	201310483744.9	申請日：	2013-10-16
公開（公告）號：	CN103529697A	公開（公告）日：	2014-01-22
發明（設計）人：	楊益飛;朱熀秋;馮冬梅	申請（專利權）人：	江蘇大學
主分類號：	G05B11/42	分類號：	G05B11/42
代理公司：	南京經緯專利商標代理有限公司 32200	代理人：	樓高潮
地址：	212013 江***	國省代碼：	江蘇;32
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種確定軸向磁軸 pid 參數穩定方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

???本發明涉及一種精確測量高速高精電機傳動領域中的軸向磁軸承PID參數魯棒穩定域的方法，可用于人造衛星、導彈等現代裝備，以及高性能的飛輪儲能、發電機、人工心臟泵的高精度控制等，屬于電力傳動控制設備以及機械潤滑密封技術領域。

背景技術

????磁軸承與機械軸承相比具有高轉速、無磨損、壽命長、無須潤滑等優勢。磁軸承在飛輪儲能、高速高精電機、人工心臟泵等電力傳動領域具有廣泛的應用，特別適用于高溫等環境惡劣場合。磁軸承本質上是一個開環不穩定的非線性系統，因此需要設計閉環控制系統對其進行調節。目前出現了各種控制算法，其中一部分已經應用到了實際的工業現場中。但由于PID(比例-積分-微分)控制的可靠性和簡單實用性，95%的工業控制閉環系統仍然采用PID控制方式。因此，輔助其他先進的科學技術，可以更好的將PID控制方法應用到磁軸承控制系統中。

在磁軸承應用的高速電機控制系統中，有各種干擾作用等一些不可預估的擾動，例如在轉速很高的情況下，軸承發熱會導致轉子發生細微的影響，設備的老化、磨損、原材料的物理參數的變化等等，都使得實際的被控對象存在不確定性，也就是說，設計過程中的被控系統的數學模型和實際中的數學模型存在誤差，這種誤差將影響到實際的控制效果。這就要求能夠設計出實時的PID控制的魯棒穩定域，在該穩定域中選擇的參數能快速的穩定磁軸承，以滿足現場的需要。

D-分割法屬于利用圖形的直觀方法對系統穩定性做出判斷的方法。D-分割法的實質實際上是將復平面s域的穩定域邊界(虛軸)映射為參數空間里的超曲面，根據實數根穿越原點和穿越無窮，復根穿越虛軸得出D-分割邊界。經檢索國內外相關文獻和專利，由D-分割法確定的PID參數魯棒穩定域未曾應用在磁軸承控制中。

發明內容

?本發明的目的是在于克服現有技術的不足，對于存在模型化誤差的軸向磁軸承數學模型高精度控制中，針對外部不確定，提出對未知擾動進行在線觀測并能抑制擾動的確定PID參數魯棒穩定域的方法，實現對外界干擾的有效抑制，提高磁軸承的懸浮精度。

?為實現上述目的，本發明的技術方案是采用以下步驟：

（1）計算出軸向磁軸承的轉子廣義被控對象的傳遞函數?，通過軸向磁軸承的實際控制對象和標稱模型的傳遞函數之差反映到波特圖上，選取加性不確定函數，使加性不確定權函數的幅值覆蓋高頻段頻率響應的變化。

（2）選擇k_d為(k_p，k_i)平面的參數魯棒穩定域上的任意固定值，k_p、k_i、k_d分別是比例值、積分值、微分值，令頻率響應形式的特征多項式的實部和虛部等于零，從奇異邊界和非奇異邊界分析，當ω=0時的奇異邊界，k_i=0，k_p是任意的，當????????????????????????????????????????????????時的奇異邊界，特征多項式的方程無解，當時特征多項式方程有唯一連續解曲線；根據雅克比矩陣值J大于或者小于零的情況決定參數魯棒穩定域的方向。