(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211054261.2 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 罗映　汤旭　彭义兵　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 尚威 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G06N 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种气浮精密机电系统气膜建模方法 (57)摘要 本发明属于机电控制相关技术领域， 并公开 了一种气浮精密机电系统气膜建模 方法。 该方法 包括下列步骤： S1构建分数阶组件， 并将该分数 阶组件与弹簧进行连接， 以此获得气膜模型； S2 对待处理的气浮运动平台进行动态测试， 获得在 频域下该待处理的气浮运动平台的激振力与位 移/加速度的关系， 利用该关系计算所述气膜模 型中的未知参数； S3利用所述未知参数求解所述 气膜模型对应的等效刚度和等效阻尼， 以此确定 气浮运动平台的运动方程和传递函数， 即得到气 浮精密机电系统的气膜等效模型。 通过本发明， 解决气浮精密系统控制过程中的气膜动态特性 精密、 快速建模问题， 能够对气浮运动平台的主 动抑制提供有效精确的理论模型基础。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115292851 A 2022.11.04 CN 115292851 A 1.一种气浮精密机电系统气膜建模方法， 其特 征在于， 该 方法包括下列步骤： S1构建分数阶组件， 并将该分数阶组件与弹簧进行 连接， 以此获得气膜模型； S2对待处理的气浮运动平台进行动态测试， 获得在频域下该待处理的气浮运动平台的 激振力与位移/加速度的关系， 利用该关系计算所述气膜模型中的未知参数； S3利用所述未知参数求解所述气膜模型对应的等效刚度和等效阻尼， 以此确定气浮运 动平台的运动方程和传递 函数， 即得到气浮精密机电系统的气膜等效模型。 2.如权利要求1所述的一种气浮精密机电系统气膜建模方法， 其特征在于， 在步骤S1 中， 所述分数阶组件按照下列关系式进行： 其中， F(t)为施加的力， η为相关系数， 是位移x(t)对时间t的α 阶导数。 3.如权利要求1所述的一种气浮精密机电系统气膜建模方法， 其特征在于， 在步骤S1 中， 所述气膜模型为： 其中， w＝2 π f， f为频率， k1和k2是对应弹簧的刚度系数， η1和 η2为分数阻尼器相关系数， α 和β 为分数阶， a， b， c和d是中间变量。 4.如权利要求1所述的一种气浮精密机电系统气膜建模方法， 其特征在于， 在步骤S1 中， 所述气膜模型为： 其中， w＝2 π f， f为频率， k1和k2是对应弹簧的刚度系数， η1和 η2为分数阻尼器相关系数， α 和β 为分数阶， a， b， c和d是中间变量。 5.如权利要求1所述的一种气浮精密机电系统气膜建模方法， 其特征在于， 在步骤S1 中， 所述气膜模型为： 其中， w＝2 π f， f为频率， k1和k2是对应弹簧的刚度系数， η1和 η2为分数阻尼器相关系数， α 和β 为分数阶， a， b， c和d是中间变量。 6.如权利要求1所述的一种气浮精密机电系统气膜建模方法， 其特征在于， 在步骤S1 中， 所述气膜模型为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292851 A 2其中， w＝2 π f， f为频率， k1和k2是对应弹簧的刚度系数， η1和 η2为分数阻尼器相关系数， α 和β 为分数阶， a， b， c和d是中间变量。 7.如权利要求1或2所述的一种气浮精密机电系统气膜建模方法， 其特征在于， 在步骤 S2中， 所述动态测试采用力锤法或者激振器法。 8.如权利要求1或2所述的一种气浮精密机电系统气膜建模方法， 其特征在于， 在步骤 S2中， 所述计算气膜模型中的未知参数采用遗传算法和粒子群算法相结合的双 层算法。 9.如权利要求8所述的一种气浮精密机电系统气膜建模方法， 其特征在于， 所述遗传算 法和粒子群算法相结合的双 层算法的适应度函数为： 其中， Zd(k)为实验测量的传递 函数值， Z(k)为分数阶气膜模型值， n 为数据长度。 10.如权利要求1或2所述的一种气浮精密机电系统气膜建模方法， 其特征在于， 在步骤 S2中， 所述未知参数为 簧的刚度系数k1， k2， 分数阶组件相关系数 η1， η2， 分数阶阶次α， β 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292851 A 3