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标 题： Application of Genetic Algorithm for Synthesis of H_∞ Controllers for Active Magnetic Bearing Systems
遗传算法在主动磁悬浮系统H∞控制器设计中的应用
作 者： Alican Sahinkaya
Jerzy T. Sawicki
关键词： Active magnetic bearing systems  [主动磁悬浮系统]
Robust control  [ 坚固的控制]
Genetic algorithm  [ 遗传算法]
H_∞ control  [ H_∞ 控制]
出版年： 2019
文集名： Proceedings of the 10th International Conference on Rotor Dynamics - IFToMM
第十届国际转子动力学会议论文集 - IFToMM
会议名： 10th IFToMM International Conference on Rotor Dynamics
第十届国际转子动力学会议
届 次： 10th
摘 要： This paper discusses designing of weights for both mixed-sensitivity and signal-based H_∞ controller synthesis for active magnetic bearing (AMB) systems using genetic algorithm (GA) optimization. In mixed-sensitivity problem formulation, the weights represent desired upper bounds to closed loop transfer functions and in signal-based problem formulation, the weights represent desired system response under sinusoidal exogenous inputs. In order to cast weight design process as an optimization problem, appropriate cost functions are chosen to guarantee that desired performance objectives are satisfied with a stable controller. First, the validity of the method is demonstrated in simulation by comparing performances achieved using weights designed through the optimization to the weights selected as performance objectives. Then, the weight design via GA for H_∞ controller synthesis is tested experimentally on a small AMB test rig in a disturbance rejection scheme. The designed H_∞ controllers are implemented on the AMB system and tested up to the maximum design speed of 6000 rpm, where the rotor safely passed the first critical speed. Achieved performances are compared to a benchmark PID controller. Results demonstrate validity of using GA for weights design and show the superiority of H_∞ controllers over PID controller for disturbance rejection in AMB systems.

本文讨论了利用遗传算法（GA）优化设计混合灵敏度和基于信号的H∞控制器合成权重，用于主动磁悬浮（AMB）系统。在混合灵敏度问题建模中，权重代表闭环传递函数的期望上限； 在基于信号的问题建模中，权重则代表在正弦外输入下的期望系统响应。为了将权重设计过程转化为优化问题，选择合适的代价函数，以确保在稳定控制器下满足预期性能目标。首先，通过比较使用优化方法设计的权重与作为性能目标选定的权重所获得的性能，验证了该方法的可行性。随后，在扰动抑制方案中，对小型AMB测试台进行了基于GA的H∞控制器权重设计的实验验证。所设计的H∞控制器被实现于AMB系统上，并在最高设计转速6000 rpm下进行测试，此时转子安全地通过了第一临界转速。所获得的性能与基准PID控制器进行了比较。结果表明，使用遗传算法进行权重设计是有效的，并且在AMB系统中，H_∞控制器在干扰抑制方面优于PID控制器。
中文内容为网络AI翻译，专业术语未必准确，仅供参考。

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