一種基于狀態(tài)空間分析的磁懸浮飛輪電池h∞控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于狀態(tài)空間分析的磁懸浮飛輪電池H∞控制方法，將被控對象的狀態(tài)空間方程代入到閉環(huán)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)中，并結合控制系統(tǒng)加權函數(shù)求解獲得H∞控制器的控制參數(shù)，H∞控制器根據(jù)控制參數(shù)對被控對象進行控制，基于狀態(tài)空間分析確定被控對象狀態(tài)空間方程，能夠快速獲取H∞控制器的控制參數(shù)，有效提高了磁懸浮飛輪電池系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性和抗干擾、抗攝動能力，有助于磁懸浮儲能飛輪高速穩(wěn)定轉動，增加磁懸浮飛輪電池的比功率和比能量。
【專利說明】—種基于狀態(tài)空間分析的磁懸浮飛輪電池H⑴控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于狀態(tài)空間分析的磁懸浮飛輪電池H C?控制方法。
【背景技術】
[0002]磁懸浮飛輪電池利用不接觸的旋轉飛輪儲存機械能，是一種以儲存機械能代替電能的二次放電設備，具有高比功率、高比能量、充放電快、高轉速、壽命長以及環(huán)境友好等優(yōu)點，在航空航天、交通運輸、醫(yī)療器械、工業(yè)應用及電力能源等領域有著廣泛的應用前景。磁懸浮儲能飛輪一般可由超導、永磁、混合、主動等形式的磁軸承支撐懸浮，其中，超導磁懸浮飛輪的超導材料造價昂貴且對溫度條件要求極高，需要在超低溫壞境下使用，永磁和混合磁懸浮飛輪結構設計復雜，控制溫度性相對較差，主動磁懸浮飛輪具有主動控制、動剛度可調(diào)等優(yōu)點，應用較廣泛。
[0003]主動磁懸浮飛輪控制系統(tǒng)一般采用P1、PID等經(jīng)典控制算法，該類算法結構簡單、調(diào)試方便，但該類算法需要調(diào)試的參數(shù)較多，在實際使用過程中，需要花費大量調(diào)試時間尋找合適的控制參數(shù)，當被控對象發(fā)生改變時，需要重新調(diào)試、尋找另外的控制參數(shù)，給系統(tǒng)帶來諸多不便。H c?控制算法具有魯棒性好、抗攝動能力強等優(yōu)點現(xiàn)在越來越多地用在各類控制系統(tǒng)中，但是H c?控制器的結構較復雜，求解過程相對繁瑣，且需要被控對象模型精確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術問題，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于狀態(tài)空間分析確定被控對象狀態(tài)空間方程，能夠快速獲取H c?控制器控制參數(shù)的基于狀態(tài)空間分析的磁懸浮飛輪電池H c?控制方法。
[0005]本發(fā)明為了解決上述技術問題采用以下技術方案:本發(fā)明設計了一種基于狀態(tài)空間分析的磁懸浮飛輪電池H c?控制方法，其中，磁懸浮飛輪電池包括H c?控制系統(tǒng)和被控對象，H c?控制系統(tǒng)包括H c?控制器和對應的控制系統(tǒng)加權函數(shù)%、W2和W3, H c?控制方法為將被控對象的狀態(tài)空間方程代入到閉環(huán)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)中，并結合控制系統(tǒng)加權函數(shù)求解獲得H c?控制器的控制參數(shù)，H c?控制器根據(jù)控制參數(shù)對被控對象進行控制，其中，所述被控對象的狀態(tài)空間方程如下式所示:
[0006]
【權利要求】
1.一種基于狀態(tài)空間分析的磁懸浮飛輪電池H C?控制方法，其中，磁懸浮飛輪電池包括H 控制系統(tǒng)和被控對象，H OO控制系統(tǒng)包括H 控制器和對應的控制系統(tǒng)加權函數(shù)WpW2和W3，其特征在于:H c?控制方法為將被控對象的狀態(tài)空間方程代入到閉環(huán)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)中，并結合控制系統(tǒng)加權函數(shù)求解獲得H c?控制器的控制參數(shù)，H c?控制器根據(jù)控制參數(shù)對被控對象進行控制，其中，所述被控對象的狀態(tài)空間方程如下式所示:
2.根據(jù)權利要求1所述一種基于狀態(tài)空間分析的磁懸浮飛輪電池Hc?控制方法，其特征在于，所述被控對象的狀態(tài)空間方程根據(jù)所述儲能飛輪的運動微分方程按如下方法獲得:其中，所述儲能飛輪的運動微分方程如下:
3.根據(jù)權利要求1所述一種基于狀態(tài)空間分析的磁懸浮飛輪電池Hc?控制方法，其特征在于，所述閉環(huán)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)如下:
Tc (s) = G11 (s) +G12 (s).Kh(1-G22 (s).KH)-1G21 (s) (7) 其中，Tc(s)為閉環(huán)控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣，Kh為所述H c?控制器的控制參數(shù)。
4.根據(jù)權利要求3所述一種基于狀態(tài)空間分析的磁懸浮飛輪電池Hc?控制方法，其特征在于，所述H c?控制器的控制參數(shù)按照如下方法進行獲得: 將式(6)代入式(7)中，根據(jù)邊界條件，獲得所述H c?控制器的控制參數(shù)Kh，邊界條件如下:
【文檔編號】G05B13/04GK103605289SQ201310576352
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權日:2013年11月18日
【發(fā)明者】高輝, 申景金, 馬海嘯, 付蓉, 榮麗娜 申請人:南京郵電大學