[发明专利]一种飞轮储能用轴向磁轴承自抗扰控制器的构造方法

权利要求书

1.一种飞轮储能用轴向磁轴承自抗扰控制器的构造方法，其特征是依次按以下步骤：

1）将开关功率放大模块（1）、飞轮储能用轴向磁轴承（2）、负载（3）、电涡流位移传感器（4）、与位移接口电路（5）作为一个整体构成复合被控对象（6）；复合被控对象（6）的输入、输出分别为轴向控制电流 和轴向位移；

2）基于复合被控对象（6）的输入、输出构造扩张状态观测器（73），扩张状态观测器（73）的输入为轴向位移以及复合被控对象（6）的输入与模糊补偿器（74）输出的组合；扩张状态观测器（73）的输出为轴向位移的跟踪信号、的微分信号和用来估计系统模型的未知扰动信号；

3）将给定轴向位移作为跟踪微分器（71）的输入，跟踪微分器（71）的输出是光滑过渡信号和；

4）将跟踪微分器（71）的两个输出和分别减去扩张状态观测器（73）的两个输出和，得到系统误差和，该两个误差作为非线性状态误差反馈控制器（72）的两个输入；

5）将扩张状态观测器（73）的一个输出加上模糊补偿器（74）的输出之后，经过得到，b为可调参数，与非线性状态误差反馈控制器（72）的输出相结合作为复合被控对象（6）的给定输入；

6）将跟踪微分器（71）、非线性状态误差反馈控制器（72）、扩张状态观测器（73）与模糊补偿器（74）作为一个整体共同构成自抗扰控制器（7），控制复合被控对象（6）。

2.根据权利要求1所述的构造方法，其特征在于，步骤2）中，扩张状态观测器（73）的数学模型为：

，

其中：，

为可调参数；

步骤5）中，非线性状态误差反馈控制器（72）的数学模型为：

；

其中：

为可调参数。

3.根据权利要求1所述的构造方法，其特征在于，步骤3）中，跟踪微分器（71）的数学模型为：

，

为可调参数。

4.根据权利要求2所述的构造方法，其特征在于：可调参数利用粒子群优化算法按以下步骤进行优化：

1）设置自抗扰控制器（7）的相关参数，根据经验及飞轮储能用轴向磁轴承的实际悬浮工作性能，选定自抗扰控制器（7）的相关参数：；

2）初始化粒子群算法的相关参数，包括确定粒子数，空间维数，学习因子和；设定第个粒子时刻的位置和速度初值矢量分别为：

；初始化时刻局部与全部最优粒子位置分别为：

，其中；

3）选取系统误差绝对值的时间积分函数做为评价每个粒子性能好坏的适应值函数：

，其中为系统误差，、为权值，为惩罚因子，为控制能量的综合；

4）对每个粒子的适应度值进行计算；

5）对每个粒子当前的适应度值进行比较，如果其值小于所经历的最好位置，则将其作为当前的最好位置；如果其值小于种群中所有粒子的最好位置，则将其作为种群中当前最好位置；

6）对粒子速度和位置进行更新：

，；

7）判断是否达到规定误差或者最大的迭代次数，如果满足要求，结束优化过程，得到优化的参数值，否则回到步骤4）。