[发明专利]一种磁轴承控制方法、装置及电子设备

说明书

本申请提供一种磁轴承控制方法、装置及电子设备，方法包括：针对磁轴承控制系统中每一路闭合电流控制通道，获取对应径向上转子的位移值，将位移值输入扩张状态观测器，得到对应的估计值、微分信号和观测扰动值，将估计值和微分信号输入线性状态误差反馈控制律，得到状态反馈值，将位移值、估计值、微分信号和状态反馈值输入预先训练好的小波神经网络模型，得到预测扰动值，将观测扰动值和预测扰动值进行相加后与预设的输入量系数进行相乘，得到补偿值，将补偿值与状态反馈值相减，得到该径向对应的控制电流值。本方案通过小波神经网络模型预测部分扰动，降低了扩张状态观测器的观测误差造成的影响，提高观测准确性。

技术领域

本申请涉及电力传动控制设备技术领域，尤其涉及一种磁轴承控制方法、装置及电子设备。

背景技术

磁悬浮轴承，也称磁轴承，是一种利用磁场力将转子稳定的悬浮在空中的轴承，具有无机械磨损、不需要润滑、不需要维护等特点，能够实现电机高速运行等优点。磁轴承系统主要由被控对象和控制系统两部分组成，其中被控对象主要由转子、位移传感器、电磁铁和功率放大电路组成。磁轴承在运行过程中，由电磁铁产生磁力，将转子悬浮在空中，在转子的转动过程中可能会由于受到外界扰动而偏离参考点位置，当转子偏离参考点位置时，设置在转子附近的位移传感器会检测转子的位移值，并将位移值送入到控制系统中，然后控制系统按照一定的控制策略输出控制信号，并将控制信号送入功率放大电路中，进而通过控制信号调节电磁铁线圈中的电流，改变电磁铁对转子的电磁吸力的大小，从而将转子重新拉回参考点位置。

自抗扰控制器具有不需要依靠被控对象数学模型的优点，所以在磁轴承控制系统中也可以使用自抗扰控制器。但是自抗扰控制器的参数比较多，算法比较复杂，因此通常使用智能算法对自抗扰控制器中的参数进行优化。目前，自抗扰控制器不具备良好的时频局部化性质，容易陷入局部寻优，致使该网络的预测精度、鲁棒性比较差，导致自抗扰控制器不能达到磁轴承控制系统要求的控制精度。

发明内容

为了解决目前控制系统对磁轴承的控制精度不高的技术问题，本申请提供了一种磁轴承控制方法、装置及电子设备。

第一方面，本申请提供了一种磁轴承控制方法，应用于磁轴承控制系统，所述磁轴承控制系统包括多路闭合电流控制通道，每个闭合电流控制通道分别用于对磁轴承的一个径向的电流进行控制，所述方法包括：

针对每一路闭合电流控制通道，分别执行下述步骤：

获取转子在闭合电流控制通道对应的径向上的位移值；

将所述位移值输入线性扩张状态观测器，得到所述线性扩张状态观测器的第一输出结果，所述第一输出结果包括所述位移值对应的估计值、微分信号和观测扰动值；

将所述估计值和所述微分信号输入线性状态误差反馈控制律，得到所述线性状态误差反馈控制律的第二输出结果，所述第二输出结果包括状态反馈值；

将所述位移值、所述估计值、所述微分信号和所述状态反馈值输入预先训练好的小波神经网络预测模型，得到所述小波神经网络预测模型的第三输出结果，所述第三输出结果包括预测扰动值；

将所述观测扰动值和所述预测扰动值进行相加后与预设的输入量系数进行相乘，得到补偿值；

将所述状态反馈值减去所述补偿值，得到所述径向对应的控制电流值，以利用所述控制电流值对所述径向的电流进行控制。

作为一种可能的实现方式，所述将所述位移值输入线性扩张状态观测器，得到第一输出结果，包括：

将所述位移值输入所述线性扩张状态观测器，利用所述线性扩张状态观测器中的第一数学模型计算所述位移值对应的估计值、微分信号和观测扰动值，并将所述估计值、微分信号和观测扰动值作为第一输出结果；

所述第一数学模型如下所示：