1.含约束边界调整的对称障碍Lyapunov函数机舱悬浮控制方法,其特征在于:包括机舱两端悬浮模型构建、约束边界动态调整函数制定以及有限时间悬浮控制器设计,所述机舱两端悬浮模型是基于机舱中心高度以及桨叶和尾翼侧俯仰角度的二自由度机舱悬浮模型;所述约束边界动态调整函数用于起动性能优化以及抗扰性能提升,由起动性能静态优化函数和暂态性能动态优化函数共同实现,所述起动性能静态优化函数关于时间t渐进收敛,包括函数初值、收敛速度与收敛目标的设定,所设函数初值与机舱悬浮系统的初始位置有关,收敛速度与最大加速度、函数初值、系统初始位置以及起动性能指标有关,收敛目标的设定与暂态性能动态优化函数的动态区间以及暂态性能指标有关,所述暂态性能动态优化函数是基于系统跟踪误差的二阶可微有界的s形函数,包括响应速度、动态区间以及性能函数可微性的固定参数的指定;基于所述约束边界动态调整函数,将机舱悬浮系统的工作区间划分为稳态运行区间Ⅰ、动态性能优化区间II和障碍约束区间Ⅲ,且根据工况变化,自动优化调整运行区间;所述有限时间悬浮控制器是基于障碍Lyapunov函数法,设计含闭环反馈的约束边界动态调整函数,得到机舱中心点高度变换误差、俯仰角度变换误差作为虚拟控制变量,分为轴向有限时间悬浮控制器与同步有限时间悬浮控制器,采用基于虚拟控制变量的含分数阶的自适应方法估计集总扰动,包括以下步骤:步骤1,建立用于性能优化约束控制的机舱两端悬浮模型
建立考虑机舱中心点高度和俯仰角度的两自由度悬浮的线性化模型:式中,H为机舱中心点高度,ΔHx=Hx‑H0,Δix=ix‑i0,其中x为A或B,i0和H0分别为目标电流与目标气隙,(L‑H0)为轴向悬浮气隙,θ为俯仰角度,μ0为真空磁导率,N为两侧悬浮绕组匝数,S为磁极面积,iA和iB分别为桨叶侧和尾翼侧励磁电流,HA和HB分别为前后侧悬浮高度,J为机舱俯仰转动惯量,m为风力机舱质量,(L‑H0)为前后侧悬浮气隙,g为重力加速度,fd为机舱轴向干扰,Tr为机舱倾覆力矩,r为机舱旋转半径,L为悬浮气隙与高度之和;
步骤2,约束边界动态调整函数制定
A)设计起动性能静态优化函数为
式中,kbi_0、kbi_∞、ki为正常数,kbi_0表示启动性能静态优化函数初值,kbi_∞表示启动静态性能优化函数收敛目标,ki指定收敛速度,以下所有下标i为1或2;
B)设计[γn]阶可微的有界暂态性能优化函数为
式中,Di、ai、ci及ξi为正常数,Di规定有界暂态性能优化函数的动态区间,满足kbi_∞‑Di>ρi_∞,ρi_∞表示暂态性能指标,ai影响有界暂态性能优化函数关于系统跟踪误差的梯度,ei为系统跟踪误差,ci影响稳态误差区间,ξi>n,其中n代表系统阶数;
C)基于所述启动性能优化函数与[ξi]阶可微的有界暂态性能优化函数,设计约束边界动态调整函数为D)构建基于机舱中心点高度跟踪误差和俯仰角度跟踪误差的约束边界动态调整函数构建含机舱中心点高度跟踪误差的约束边界动态调整函数为构建含俯仰角度跟踪误差的约束边界动态调整函数为:
步骤3,设计基于动态性能优化的对称型障碍Lyapunov函数有限时间机舱悬浮控制器A)设计虚拟控制变量为:可得
式中,
B)设计基于机舱中心点高度跟踪误差动态性能优化的有限时间悬浮控制器将所述含闭环反馈的约束边界动态调整函数关于时间的一阶导数展开可得:将二阶导数展开可得:
基于此,设计基于机舱中心点高度跟踪误差动态性能优化的有限时间控制律为选取自适应律为:式中,γ 1,β, 为正标量,0<β<1,
C)设计基于俯仰角度跟踪误差动态性能优化的有限时间悬浮控制器将所述含闭环反馈的约束边界动态调整函数关于时间的一阶导数展开可得:将二阶导数展开可得:
基于此,设计基于机舱俯仰角度跟踪误差动态性能优化的有限时间控制律为选取自适应律为:
2 2 3 2
其中γ2, 为正标量,0<β<1,a20=rμ0N Si0/(2J(L‑H0) ),b20=rμ0NSi0/(2J2
(L‑H0)),
由式(13),(17)可得桨叶侧、尾翼侧主控制电流为