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龙图腾网获悉曲阜师范大学申请的专利一种风力机舱悬浮系统的有限时间气隙同步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：CN118462469B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22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：202310289194.0，技术领域涉及：F03D7/00；该发明授权一种风力机舱悬浮系统的有限时间气隙同步控制方法是由褚晓广;段再强;孔英;潘浩东;王铭涛设计研发完成，并于2023-03-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种风力机舱悬浮系统的有限时间气隙同步控制方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种风力机舱悬浮系统的有限时间气隙同步控制方法，对风力机舱悬浮系统所受的时变风扰特性进行分析，构建风力机舱的俯仰和轴向两自由度的悬浮模型，设计快速终端滑模悬浮气隙跟踪控制器，实现悬浮气隙跟踪误差相对较小远小于1的风力机舱悬浮系统的跟踪误差的全局有限时间收敛；设计具备终端滑模收敛特性的分数阶自适应控制器，实现对快速终端滑模的奇异项、外界时变扰动以及未知系统参数的快速准确估计；设计有限时间状态观测器，实现对难以获取的微分信号实时观测；本发明提高风力机舱悬浮系统悬浮稳定和抑制干扰的能力，确保在整个运行过程中气隙同步性能最优，全面提升风力机舱悬浮同步的暂态性能。

本发明授权一种风力机舱悬浮系统的有限时间气隙同步控制方法在权利要求书中公布了：1.一种风力机舱悬浮系统的有限时间气隙同步控制方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1，对风力机舱悬浮系统所受的时变风扰特性进行分析 基于“动量理论”和“叶片元素理论”的边界元理论分析并计算风力涡轮机叶片上的空气动力学载荷，可得到作用在风机上的俯仰力矩Mp、轴向力矩My： 其中，i是第i个叶片，i＝1,2,3,Mp、My是俯仰力矩和轴向力矩,vfli是作用在第i个桨叶上的相对风速,βi是第i个桨叶的桨距角,ρ是空气密度,C是叶素弦长,W是来流速度,CL,CD是翼型的升力阻力系数,φ是相对流速与叶片弦长的夹角,L0是等效桨叶半径,ψi是第i个叶片的方位角，i＝1,2,3； 步骤2，构建用于有限时间控制的风力机舱俯仰和轴向两自由度线性化悬浮模型为 其中，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、iB分别为两侧的电流，δ1和δ2分别为前后侧悬浮气隙，J为机舱俯仰转动惯量，m为风力机舱质量，g为重力加速度，δ为悬浮高度，fd为机舱轴向干扰，Tr为机舱俯仰力矩，R为转子半径； 对风力机舱的俯仰和轴向两自由度悬浮模型进行线性化处理： 其中，为系统参数，i0为电流基准值，δ0为气隙基准值，hA、hB分别为两侧的悬浮高度，k为系统参数，Δf1、Δf2分别为泰勒展开式的高阶项； 步骤3，设计含奇异性消除的参数自适应机舱全局有限时间终端滑模跟踪控制器 第一步，根据线性化后的模型分别完成轴向和俯仰的悬浮气隙跟踪控制器设计，然后通过电流参考分配机制，计算得到内环的电流参考值，首先以俯仰控制器为例，取俯仰角度跟踪误差e4＝θref-θ，跟踪误差的导数设计快速终端滑模面： 其中，e4为跟踪误差，s4为快速终端滑模面，0＜r＜1，α＞0,β＞0为可调参数，θref为参考俯仰角度，θ为俯仰角度； 第二步，对式4求一阶导数可得： 其中，Δu＝iA-iB，Tr为俯仰干扰； 第三步，忽略磁悬浮系统的集总干扰Tr，并且令滑模面的导数为零可得系统的等效控制律ueq如下： 第四步，对于传统的等速趋近律中的sign项存在抖振严重影响磁悬浮这种非稳定性系统，用终端滑模形式的趋近律来代替，将快速终端滑模控制律设计如下： 其中，u为快速终端滑模控制器输出，ueq为等效控制律，usw为趋近控制律，τ＞0,υ＞0为可调参数，ΔJ、ΔR、Δkh、Δm为系统参数的偏移量，J0、R0、m0为系统参数的基准值，为参数不确定性的上界，Φ＝Jki为系统参数，为产生奇异性的系数，ξ为不确定系统参数； 对于式7中存在e4＝0但r-1＜0产生奇异性问题，定义虚拟变量对奇异性控制器参数自适应的自适应律设计为： 其中，yp为定义的虚拟变量，η1,η2＞0为可调参数，p0,q0＞0,0＜p0q0＜1为可调参数，η1,η2＞0为可调参数，分别为正的控制参数； 步骤4，设计有限时间气隙同步控制器中轴向和俯仰不确定干扰的分数阶自适应律为 其中，分别为ξ、Tr的估计值，分别为ξ、Tr的估计值的一阶导数，分别为正的控制参数； 步骤5，设计有限时间气隙同步控制器中俯仰角度微分信号的有限时间状态观测器为 其中，分别为俯仰角、俯仰角导数和俯仰干扰的观测值，c1、c2、c3＞0为可调控制器参数，A、B为系统参数； 最后综合分数阶自适应和有限时间状态观测器的有限时间气隙同步控制器设计为： 同理可得轴向控制器的控制输出为： 其中，u′为轴向控制器输出，e5为悬浮高度跟踪误差，ΦB为系统参数，分别为轴向不确定系统参数ξ′、产生奇异性的系数的估计值χ′以及轴向干扰fd的估计值。

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