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龙图腾网获悉华北电力大学申请的专利一种基于LADRC的磁悬浮储能飞轮转子动力学双闭环控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119575815B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411708316.6，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种基于LADRC的磁悬浮储能飞轮转子动力学双闭环控制方法是由滕伟;吴传磊设计研发完成，并于2024-11-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于LADRC的磁悬浮储能飞轮转子动力学双闭环控制方法在说明书摘要公布了：本发明提出一种基于LADRC的磁悬浮储能飞轮转子动力学双闭环控制方法用于实现磁悬浮储能飞轮转子的稳定悬浮和动力学控制。首先，建立磁轴承坐标系下飞轮转子各自由度的数学模型和功率放大器‑电磁铁线圈的线性化模型。然后，将飞轮转子数学模型中电磁耦合项、陀螺耦合项和不平衡项定义为外界扰动，推导用于控制器设计的飞轮转子和功率放大器‑电磁铁线圈数学模型，设计位置环二阶LADRC控制器和电流环一阶LADRC控制器。最后，采用极点配置的方法整定位置环和电流环控制器参数。仿真结果表明，该双闭环控制策略可实现飞轮转子静态和高速悬浮工况下各自由度之间的有效解耦，与PID控制相比，动态特性好，抗扰能力强。在保障磁悬浮储能飞轮转子稳定可靠运行中具有重要意义。

本发明授权一种基于LADRC的磁悬浮储能飞轮转子动力学双闭环控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于LADRC的磁悬浮储能飞轮转子动力学双闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：构建磁轴承坐标系下飞轮转子径向各自由度的数学模型； 步骤2：构建功率放大器-电磁铁线圈的线性化模型； 步骤3：将飞轮转子径向各自由度数学模型中电磁耦合项、陀螺耦合项和不平衡项定义为外界扰动，推导各自由度的二阶数学模型，设计位置环二阶LADRC控制器；其中： 步骤3.1：将xa、xb、ya、yb各自由度数学模型中电磁耦合项、陀螺耦合项和不平衡项定义为外界扰动： 式中，ωxa、ωxb、ωya、ωyb分别为定义的xa、xb、ya、yb自由度的外界扰动； 步骤3.2：定义各自由度外界扰动后，将各自由度数学模型表示为： 由上式可知，xa、xb、ya、yb各自由度数学模型化简为包含本自由度项、控制输入项和外界扰动项的二阶数学模型； 步骤3.3：将二阶数学模型的一般形式表示为： 式中，u、y分别为二阶系统的输入和输出，ω代表外界扰动，a1、a2为系统参数，b为控制增益且部分已知，将已知部分记为b0；定义包含内部扰动项和外界扰动项的总扰动f为： 令系统状态变量x1＝y，并定义总扰动f为扩张状态x3，写出系统的扩张状态方程为： 针对上述系统，设计三阶线性扩张状态观测器LESO为： 式中，z1、z2、z3为三阶LESO的状态变量，通过合理配置LESO误差反馈增益值β1、β2、β3的值，可使得z1→y，z3→f；为实现对LESO估计的总扰动的实时补偿，设计线性状态误差反馈控制律LSEF为： 式中，kp、kd为位置环控制器增益，r为位置环参考信号；当忽略位置环LESO的状态变量z3对总扰动f的估计误差时，即z3≈f时，系统可简化为一个二阶积分器串联型： 推导出系统的闭环传递函数为： 定义ωc为位置环控制器带宽，采用参数化配置方法可得： 步骤4：推导功率放大器-电磁铁线圈的一阶数学模型，设计电流环一阶LADRC控制器；其中： 步骤4.1：对功率放大器-电磁铁线圈线性化模型的传递函数进行拉普拉斯逆变换，推导出其时域数学模型为： 式中，uamp、yamp分别为功率放大器-电磁铁线圈的输入和输出； 步骤4.2：电流环的控制对象为功率放大器-电磁铁线圈，其数学模型的阶数为一阶，一阶系统数学模型的一般形式为： 式中，ud、yd分别为一阶系统的输入和输出，ωd代表外界扰动，ad为系统参数，bd为电流环控制增益且部分已知，将已知部分记为bd0；定义包含内部扰动项和外界扰动项的总扰动fd为： 令系统状态变量xd1＝yd，并定义总扰动fd为扩张状态xd2，写出系统的扩张状态方程为： 针对上述系统，设计二阶LESO为： 式中，zd1、zd2为二阶LESO的状态变量，通过合理配置LESO误差反馈增益值βd1、βd2的值，可使得zd1→yd，zd2→fd；为实现对LESO估计的总扰动的实时补偿，设计LSEF为： 式中，rd为电流环参考信号，kdp为电流环控制器增益，定义ωdc为电流环控制器带宽，采用参数化配置方法，令kdp＝ωdc； 步骤5：采用极点配置的方法整定位置环和电流环控制器参数。

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