1.一种水平轴风力机舱同步悬浮控制方法,其特征在于:风力机舱下端设置悬浮绕组和俯仰配重环,构成机舱旋转体,塔架上设置定子绕组以及高度检测板,所述俯仰配重环和悬浮绕组刚性联结,按照机舱前后两侧等分为两部分,前侧为桨叶侧,后侧为尾翼侧,俯仰配重环设置两涡流传感器测量机舱两侧悬浮高度,计算轴向悬浮高度和同步误差值,采用基于悬浮高度和同步误差的轴向控制器和同步控制器、电流分配器、轴向俯仰滑模自适应干扰观测器和电流跟踪控制器,将风力机舱稳定同步悬浮;所述轴向控制器,根据机舱两侧悬浮高度生成的机舱中心悬浮高度,并与机舱悬浮高度参考比较,用于控制机舱悬浮的轴向高度;所述同步控制器,根据机舱两侧悬浮高度差值获得机舱同步值,并与期望同步值0比较,控制机舱两侧悬浮高度同步;所述机舱轴向控制器和同步控制器采用含轴向高度和同步误差积分变量的轴向同步状态反馈控制,协同控制机舱悬浮高度;所述轴向俯仰滑模自适应干扰观测器采用滑模项重构轴向和俯仰的快变干扰,采用自适应干扰项逼近轴向和俯仰慢变干扰,并将轴向和俯仰干扰送至电流分配器;所述电流分配器根据轴向控制器和同步控制器输出以及轴向俯仰滑模自适应干扰观测的轴向和俯仰干扰值,计算机舱两侧悬浮电流参考;所述悬浮电流参考跟踪控制器控制两侧变流器的占空比,完成电流参考的跟踪;具体步骤如下:步骤1,构建风力机舱轴向悬浮高度和两侧同步运动模型
第一步,构建机舱轴向俯仰两自由度运动方程
其中,δD为轴向中心悬浮气隙,θ为俯仰角度,m为机舱自重,Δm为俯仰配重环自重,F1,F2为机舱两侧悬浮吸力,分别为 μ0为真空磁导率,N为绕组线圈匝数,S为悬浮绕组截面积,δ1为机舱前侧悬浮气隙,δ2为机舱后侧悬浮气隙,J为机舱俯仰惯量,l为俯仰配重环力矩,L为悬浮吸力等效力臂,fd为机舱轴向干扰,Tp为外界俯仰干扰;
第二步,构建基于机舱两侧悬浮高度的悬浮吸力分别为
其中,hab为定子底端到检测板轴向中心高度,h1和h2分别为机舱两侧悬浮高度,P和Q分别为两侧悬浮高度权值;
第三步,基于h1=hd-rsinθ,h2=hd+rsinθ,其中,hd为中心悬浮高度,r为俯仰配重环半径,引入轴向悬浮高度H和机舱悬浮同步误差ep,令H=(h2+h1)/2=hd,ep=h2-h1,机舱悬浮高度下的轴向同步跟踪模型为步骤2,风力机舱悬浮高度轴向和同步跟踪控制器设计
第一步,基于平衡点(h10=h20,i10=i20),对式(2)两悬浮力线性化,计算机舱两侧悬浮力合力和差力分别为:其中,
第二步,将式(4)代入式(3)中,并结合Fh1(i10,h10,h20)+Fh2(i20,h10,h20)=mg,则机舱轴向悬浮高度和两侧同步跟踪控制模型为:其中,
第三步,机舱轴向控制器设计,引入轴向悬浮虚拟变量 eH=href-H,并以 为虚拟控制输入,将式(5)转化为轴向悬浮高度误差增广模型为其中,
采用状态反馈设置轴向虚拟控制输入和总电流值分别为
第四步,机舱同步控制器设计,引入 其中epref=0,同时设置虚拟控制输入为 将式(5)机舱悬浮高度同步模型,调整为两侧同步误差增广模型为:
其中,
采用状态反馈获得同步跟踪控制器控制输入Ie为:
步骤3,由式(7)轴向悬浮电流和以及式(9)悬浮电流差值,计算获得机舱两侧悬浮电流参考值分别为步骤4,风力机舱悬浮干扰观测器设计
第一步,机舱悬浮轴向和俯仰干扰特性分析
式(10)中俯仰干扰Tep和轴向干扰fdh,主要受制于有效风速Vx1、Vx2和Vz,具有湍流脉动最高变化频率100Hz,干扰变化率分别为其中,ρ0为空气密度,R是风轮桨叶半径,Cp为风机风能利用系数,A3、A4分别为转子桨叶在YOZ平面所形成的上下等效受力面积,A1为机舱XOY平面等效受力面积,ρ1和ρ2分别为俯仰干扰和轴向干扰变化率最大值;
第二步,引入Gnpvp对俯仰干扰Tep高频快变干扰重构,引入 对俯仰干扰Tep中低频慢变部分在线估计,通过Glpeyp调整观测收敛速度,机舱俯仰滑模自适应干扰观测器为:其中, vp=-ρ1sgn(eyp)(ρ1≥0), A0=Ap-GlpCp,存在Glp=[k1 k2 k3],使得 则存在对称正定矩阵Pp和Qp为满足A0pTPp+PpA0p=-Qp;
第三步,引入GnHvH对轴向干扰fdh高频快变干扰重构,引入 对俯仰干扰fdh中低频慢变部分在线估计,通过GlHeyh调整观测收敛速度,机舱轴向滑模自适应干扰观测器为其中, vH=ρ2sgn(eyH)(ρ2≥0), AoH=AH-GlHCH,存在GlH=[k4 k5 k6],使得 则存在矩阵PH和QH为对称正定矩阵满足A0HTPH+PHA0H=-QH。