[发明专利]一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统

说明书

本发明属于磁悬建模浮轴承建模领域，提供了一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统。其中，多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法包括获取磁悬浮轴承的转子振幅及气隙参数，并计算磁悬浮轴承的振幅气隙比；将计算的振幅气隙比与设定振幅气隙阈值比较，若前者大于或等于后者，则构建高阶截断误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；若前者小于后者，则构建在磁支承力不确定性误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；将构建的相应磁悬浮轴承模型采用相匹配的控制策略进行仿真，以精确控制磁悬浮轴承且评估磁悬浮轴承的动力响应。

技术领域

本发明属于磁悬浮轴承建模领域，尤其涉及一种多参数不确定情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

磁悬浮轴承利用电磁力将转子悬浮起来并能够保证转子高速旋转，无机械摩擦、无需润滑。在机器人、精密机床、航空航天、机械制造等高科技领域具有广阔的应用前景。磁悬浮轴承用于电主轴由于转速可以达到六万转以上可用于特种要求的机加工而受到青睐。但是如此高转速的转子对旋转驱动系统和支承控制系统有更高的要求。因为磁悬浮电主轴系统是典型的非线性系统，控制系统通常对实际中的扰动较敏感，起支承作用的电磁力无论用磁路法还是电磁场分析计算都存在参数不确定性；而建模时的高阶截断误差也使得很难建立精确的数学模型。

在具有不确定性的机械系统的动态建模中，有两种典型不确定性，即数据不确定性和模型不确定性。数据不确定性是由参数引起的，例如由于诸如组装误差，材料密度分布和可变的工作条件等因素，是结构系统固有的随机不确定性，这一类不确定性是系统本身带来的，人为难以控制，也难以降低。但是这类误差的界可以确定。在磁悬浮轴承系统的建模和控制策略中，对系统模型采取了一些近似和简化手段，如动力学分析时的几何尺寸的简化以及对电磁力复杂动态特性的简化描述等，由此就带来了理想系统和实际系统间的差异，是为模型不确定性。

发明人发现，在建模过程中存在多参数不确定情况下，可以根据转子振幅与气隙比的大小找出起主要不确定性的项，估算这个起主要不确定性作用的项的界，解决多参数不确定性情况下造成的实际被控对象与所建模型的差异问题，以达到精确控制的目的。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种多参数不确定情况下的磁悬浮轴承建模方法及系统，其在考虑各种不确定性因素的前提下，能够获得更合理的转子系统动力响应评估，建立准确的磁悬浮轴承模型，以实现对磁悬浮轴承的精确控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法。

一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模方法，包括：

获取磁悬浮轴承的转子振幅及气隙参数，并计算磁悬浮轴承的振幅气隙比；

将计算的振幅气隙比与设定振幅气隙阈值比较，若前者大于或等于后者，则构建高阶截断误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；若前者小于后者，则构建在磁支承力不确定性误差界及其他不确定性参数界的情况下的磁悬浮轴承模型；将构建的相应磁悬浮轴承模型采用相匹配的控制策略进行仿真，以精确控制磁悬浮轴承且评估磁悬浮轴承的动力响应。

本发明中的其他不确定性是指除了高阶截断不确定性和磁支承力不确定性以外的其他不确定性。

本发明的第二个方面提供一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模系统。

一种多参数不确定性情况下的磁悬浮轴承建模系统，包括：

振幅气隙比计算模块，其用于获取磁悬浮轴承的转子振幅及气隙参数，并计算磁悬浮轴承的振幅气隙比；