一种磁悬浮系统的离散时间最优控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁悬浮系统的离散时间最优控制方法和装置，所述方法包括以下步骤：步骤S100：基于广义标准串联型的离散二阶非线性控制系统，确定边界曲线与控制量线性变化区域，从而构造控制量选择规则；步骤S200：搭建磁悬浮系统的单点模型，并将其转化为标准串联型的二阶非线性控制系统，结合控制量选择规则构造磁悬浮系统的离散时间最优控制器；步骤S300：获取磁悬浮系统的状态，通过磁悬浮系统的离散时间最优控制器，使系统状态达到期望的系统状态。便于工程实现，且能够根据系统状态所处的位置不同，切换选取不同控制量，使磁悬浮系统在内部参数摄动、外界干扰和内部扰动时，系统仍能够实现正常稳定悬浮，具有较强的鲁棒抗干扰能力。

A discrete time optimal control method and device for a magnetic levitation system

The invention discloses a magnetic levitation system of discrete time optimal control method and device, the method comprises the following steps: step S100: discrete two order nonlinear control system based on generalized standard series, linear boundary curve and control the amount of changes in the region, to construct control selection rules; step S200: single point model the magnetic levitation system, and transformed into the standard series of two order nonlinear control system, combined with the control volume of discrete time optimal controller structure rules of magnetic levitation system; step S300: to obtain the magnetic suspension system, the discrete time optimal control of magnetic suspension system, and the system state system to achieve the desired state. Easy to implement, and can according to the system state, the position of different, choose different switching control, the magnetic levitation system in internal parameter perturbation and external disturbance and the internal disturbance, the system still can realize stable suspension, has strong robust anti-jamming capability.

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮系统的离散时间最优控制方法和装置
本专利技术涉及一种磁悬浮控制领域，尤其涉及一种磁悬浮系统的离散时间最优控制方法和装置。
技术介绍
电磁型磁浮列车是一种依靠电磁吸力将车体悬浮于轨道之上，并以直线电机牵引代替轮轨列车旋转传动的新型交通工具，具有后期运营维护费用低、噪音低、无尾气污染、爬坡能力强、转弯半径小等诸多优点，越来越受到业内外人士的关注与支持。磁浮列车悬浮控制系统是列车实现安全、稳定悬浮的核心系统，因此对磁浮列车悬浮控制问题展开研究是十分必要的。目前，针对磁浮列车的悬浮控制算法的研究有很多。有基于非线性磁浮悬浮系统模型的精确反馈线性化控制,在保证控制系统的动态特性的情况下具有较好的抗干扰能力；还有针对模型的不确定性设计了模块悬浮系统的模型参考自适应控制器，有效的解决了耦合问题，提高了悬浮系统的性能；以及针对高速磁浮列车搭接结构，设计状态观测器获取了悬浮搭接结构的全部状态，并采用最优控制算法设计悬浮搭接结构的全状态反馈控制算法，弥补了独立控制算法带来的不足之处。此外模糊控制、非线性PID控制、非线性自适应控制、变结构等控制策略也应用在磁浮列车悬浮控制系统中，但由于这些算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁悬浮系统的离散时间最优控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S100：基于广义标准串联型的离散二阶非线性控制系统，确定边界曲线与控制量线性变化区域，从而构造控制量选择规则；步骤S200：搭建磁悬浮系统的单点模型，并将其转化为标准串联型的二阶非线性控制系统，结合控制量选择规则构造磁悬浮系统的离散时间最优控制器；步骤S300：获取磁悬浮系统的状态，通过磁悬浮系统的离散时间最优控制器，使系统状态达到期望的系统状态。

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮系统的离散时间最优控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S100：基于广义标准串联型的离散二阶非线性控制系统，确定边界曲线与控制量线性变化区域，从而构造控制量选择规则；步骤S200：搭建磁悬浮系统的单点模型，并将其转化为标准串联型的二阶非线性控制系统，结合控制量选择规则构造磁悬浮系统的离散时间最优控制器；步骤S300：获取磁悬浮系统的状态，通过磁悬浮系统的离散时间最优控制器，使系统状态达到期望的系统状态。2.根据权利要求1所述的磁悬浮系统的离散时间最优控制方法，其特征在于，所述步骤S300中离散时间最优控制器定义为公式（4）（4）其中，为系统的在时的状态点，k为离散时间步数，h为采样周期，是系统的控制量，,r是系统参数。3.根据权利要求2所述的磁悬浮系统的离散时间最优控制方法，其特征在于，将步骤S100中确定边界曲线与线性变化区域，具体指计算控制量线性变化区域的边界曲线、控制特征曲线、系统状态点两步达到原点的可达区域以及特征点。4.根据权利要求3所述的磁悬浮系统的离散时间最优控制方法，其特征在于，所述边界曲线为，定义为公式（5）和（6）（5）（6）所述控制特征曲线为定义为公式（7）（7）所述系统状态点两步达到原点的可达区域为，由两条平行直线所围城的区域和另外两条平行直线所围城的区域相重叠的阴影区域构成；所述特征点为A,B,C对应的横坐标值、、为公式（8）、（9）和（10）（8）（9）（10）其中，记为，为。5.根据权利要求4所述的磁悬浮系统的离散时间最优控制方法，其特征在于，所述步骤S100中控制量选择规则具体为：当系统状态点在两步可达区域内，控制量定义为：（11）当系统状态点不在两步可达区域内且时，控制量定义为：（12）当系统状态点不在两步可达区域内且且时，控制量定义为：（13）当系统状态点不在两步可达区域内且且时，控制量定义为：（14）当系统状态点不在两步可达区域内且且时，控制量定义为：（15）当系统状态点不在两步可达区域内且且时，控制量定义为：（16）其中，，,记为。6.根据权利要求5所述的磁悬浮系统的离散时间最优控制方法，其特征在于，所述步骤S300具体为：步骤S301：获取磁悬浮系统的初始状态；步骤S302：根据系统状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙志强，张和洪，戴春辉，杨鑫，曾杰伟，李晓龙，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43