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申请/专利权人：南京工程学院

摘要：本发明公开了一种多工况的悬浮支承系统动态建模方法，包括步骤：预处理车辆动态行驶状态工况和道路工况，在ADAMS中获取车辆动态行驶状态工况和道路工况下APM‑BFM的振幅响应曲线，再根据振幅响应曲线拟合出电磁力响应曲线；建立转子动力学粗模型，构建多工况的悬浮支承系统，设置线性二次型控制器LQR，将转子动力学粗模型的转子质心动态偏移矩阵作为扰动反馈至LQR中，LQR和多工况飞轮转子动力学粗模型构成多工况的悬浮支承系统；多工况的悬浮支承系统动态优化。本发明通过兼顾车辆动态行驶状态工况和道路工况，采用差分进化算法和前馈神经网络对悬浮支承控制系统进行动态优化，提高模型的精确度，提高悬浮支承控制系统的稳定性，即提高转子运行的稳定性。

主权项：1.一种多工况的悬浮支承系统动态建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、预处理车辆动态行驶状态工况和道路工况：预设车辆动态行驶状态工况和道路工况，将轴向永磁磁悬浮飞轮电机系统APM-BFM，axialpermanentmagnetbearinglessflywheelmachine导入ADAMS机械系统动力学自动分析：AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems中，在ADAMS中获取车辆动态行驶状态工况和道路工况下APM-BFM的振幅响应曲线，再根据振幅响应曲线拟合出电磁力响应曲线；S2、建立转子动力学粗模型：根据步骤S1中电磁力响应曲线，结合APM-BFM系统的动力学方程，建立转子动力学粗模型；所述转子动力学粗模型中的转子质心动态偏移矩阵与激励频率、加速度、俯仰幅值、仿真时间、速度相关；步骤S2中APM-BFM系统的动力学方程为： 其中：m是APM-BFM中转子的质量；x、y为质心坐标下转子在x轴方向和y轴方向的平动位移，α和β为不考虑转子弯曲变形下转子绕x轴和y轴的转动角，分别是其二阶导数；Jx、Jy分别为转动惯量，Jx＝Jy＝0.0005kg·m2，Jzω是角动量，记H＝Jzω，ω是转子旋转角速度，Jz是转动惯量，Jz＝0.001kg·m2，fax和fbx分别为电机A相和电机B相坐标系下x轴方向上的电磁力，fay和fby分别是电机A相和B相坐标系下y轴方向上的电磁力；lsa和lsb分别为A相位移传感器和B相位移传感器到质心点O的距离；步骤S2中转子动力学粗模型为： 其中Kxx＝LfKxLfT，为轴承负刚度矩阵，Kx为位移刚度矩阵，kx为位移刚度系数，转子质量矩阵为m是转子的质量，Jx、Jy分别为转动惯量，Jx＝Jy＝0.0005kg·m2，转子质心的坐标向量x、y为质心坐标下转子在x轴方向和y轴方向的平动位移，α和β为不考虑转子弯曲变形下转子绕x轴和y轴的转动角，螺矩阵H为角动量，H＝Jzω，ω是转子旋转角速度，Jz是转动惯量，Jz＝0.001kg·m2，转子力臂系数矩阵lsa和lsb分别为A相位移传感器和B相位移传感器到质心点O的距离，为控制电流矩阵，iax、ibx、iay、iby分别是x、y方向的A相和B相控制电流；S3、构建多工况的悬浮支承系统：设置线性二次型控制器LQR，将步骤S2中转子动力学粗模型的转子质心动态偏移矩阵作为扰动反馈至LQR中，LQR和多工况飞轮转子动力学粗模型构成多工况的悬浮支承系统；多工况的悬浮支承系统输出为悬浮力；S4、多工况的悬浮支承系统动态优化：采用差分进化算法和极限学习机计算激励频率、加速度、俯仰幅值、仿真时间、速度的权重，进而调整转子动力学粗模型的转子质心动态偏移矩阵，实现转子动力学粗模型的动态优化，控制悬浮力的稳定输出，提高多工况的悬浮支承系统的稳定性。

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