CN114035428B - 一种基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法 - Google Patents

一种基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法，本发明首先采集高功率密度主机气囊隔振装置横、垂位移以及各气囊压力，计算主机对中量，利用主机对中可控充要条件判断主机对中可控性；若判断主机对中不可控，则采用软约束调整算法对固定约束参数进行较小幅度的调整，并更新固定参数约束进行主机姿态控制，达到对中精度要求。本发明的方法能够提供主机运行过程中的对中可控性判断方法，精确预判主机对中不可控故障，利用软约束方法调整约束边界，避免基于固定参数约束的对中控制方法大输出扭矩工况下对中不可控故障，提高高功率密度主机对中可控性和稳定性，实现各种功率输出状态下稳定的对中姿态控制。

Description

一种基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法
技术领域
本发明属于对中控制方法领域，特别涉及一种基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法。
背景技术
旋转机械的对中不良会造成振动故障，尤其在较高的临界转速下振动响应强烈，高压、高功率、高流量、大推重比等高参数条件下出现的故障较原有低参数条件更为显著。高功率密度主机单位质量所折合的输出功率高，具有轻重量、小体积、较高运行效率等优点，但存在振动噪声大、温度高等不足。利用气囊隔振装置可缓解高功率密度主机振动噪声大的问题，但功率与扭矩和转速呈线性关系，转速一定时，高功率密度主机扭矩成数十倍增长，导致主机气囊隔振装置的对中稳定性变差。高功率密度高参数下，现有基于固定控制约束参数的对中控制方法的对中可控性变差，极端情况下出现主机对中不可控状态，不能满足对中精度要求，高功率密度高参数下主机对中控制方法尚未见报道。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是提供一种基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法，高功率密度主机设置在主机气囊隔振装置上，通过改变主机气囊隔振装置中气囊压力能调节主机对中情况，包括以下步骤：
步骤1、采集高功率密度主机实时横位移、垂位移和各气囊压力，通过主机动力学方程计算主机对中量；
步骤2、预设气囊压力调整量、主机水平偏移量调整量、主机自转角调整量以及气囊垂向变形量调整量，带入符合对中可控要求的约束条件，判断采用符合对中可控要求的约束条件时，对中可控线性规划问题的线性目标函数最优解是否为0，若是则直接采用预设调整量对主机气囊隔振装置进行调整，对主机姿态进行控制，若否则转到步骤3；
步骤3、设置可接受的气囊压力下限和上限的最大调整量、主机水平偏移量最大调整量、主机自转角最大调整量以及气囊垂向变形量最大调整量，并代入符合对中可控要求的约束条件，求解对中可控线性规划问题，若线性目标函数的最优解等于0，表示主机气囊隔振装置正常，通过调整软约束可以实现使主机气囊隔振系统当前状态对中可控，转到下一步；否则判断主机装置对中无法可控，运行限位保护装置确保轴系安全运行；
步骤4、根据用户对调整气囊压力调整量、主机水平偏移量调整量、主机自转角调整量以及气囊垂向变形量调整量的容忍程度确定加权系数，根据加权系数确定权重系数，将权重系数带入对中可控线性规划问题，得到基于权重系数的对中可控线性规划问题，求解基于权重系数的对中可控线性规划问题中，线性目标函数的最优解等于0时，满足符合对中可控要求的约束条件的气囊压力最小调整量、主机水平偏移量最小调整量、主机自转角最小调整量以及气囊垂向变形量最小调整量，并利用这些调整量对主机气囊隔振装置进行调整，且主机气囊隔振装置中所有气囊的对应调整量均一致，进而对主机姿态进行控制。
进一步的，符合对中可控要求的约束条件为：
Figure 43881DEST_PATH_IMAGE001
；对中可控线性规划问题为， c=
Figure 573082DEST_PATH_IMAGE002
情况下，求得的最优解
Figure 408314DEST_PATH_IMAGE003
，其中，
Figure 761673DEST_PATH_IMAGE004
为第k次充放气时气囊放气前后的 压力变化量；
Figure 947934DEST_PATH_IMAGE005
为压力传感器测得气囊初始瞬时压力分布；
Figure 546406DEST_PATH_IMAGE006
为利用系统动力学方 程计算出初始对中状态，
Figure 734680DEST_PATH_IMAGE007
为经过
Figure 557142DEST_PATH_IMAGE008
次气囊压力调整后的主机对中状态；
Figure 965121DEST_PATH_IMAGE009
为利用垂向位 移传感器得实时垂向位移向量；
Figure 101704DEST_PATH_IMAGE010
各列分别代表各气囊单位压力调整的等效作用力，通过 各气囊的位置坐标矩阵及气囊斜向安装角度计算得出；
Figure 410063DEST_PATH_IMAGE011
为系统的总体刚度矩阵，由隔振 器和弹性联轴器的刚度经坐标转换后集合而成，
Figure 606690DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure 33123DEST_PATH_IMAGE011
矩阵求逆；
Figure 973397DEST_PATH_IMAGE013
为联轴器的位置 变化矩阵，
Figure 933001DEST_PATH_IMAGE014
为对中控制向量转化矩阵，
Figure 34949DEST_PATH_IMAGE015
为对垂向位移转化矩阵，
Figure 479837DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 692643DEST_PATH_IMAGE017
分别代 表气囊压力约束最小值和最大值，通过气囊的承载特性和耐压特性进行设置；
Figure 467874DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 740723DEST_PATH_IMAGE019
分别代表对中向量约束最小值和最大值，通过技术要求和经验设置；
Figure 843546DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 391202DEST_PATH_IMAGE021
分别代表气囊隔振器垂向位移最小值和最大值，通过气囊隔振器的性能进行设置；
Figure 30125DEST_PATH_IMAGE022
与
Figure 237990DEST_PATH_IMAGE023
代表气囊压力软约束边界的调整量下限和上限，通过气囊隔振器的耐压性能进行 设置；
Figure 391891DEST_PATH_IMAGE024
与
Figure 415342DEST_PATH_IMAGE025
分别代表主机水平偏移的调整量和主机自转角的调整量，通过技术要求和 经验设置；
Figure 610569DEST_PATH_IMAGE026
代表气囊隔振器垂向位移软约束边界的调整量，通过气囊隔振器的性能和经 验进行设置，
Figure 490800DEST_PATH_IMAGE027
和
Figure 69680DEST_PATH_IMAGE028
中元素的个数均与 主机气囊隔振装置中气囊的个数一致。
进一步的，步骤4中，基于权重系数的对中可控线性规划问题为：在满足符合对中 可控要求的约束条件的情况下，求得的最优解
Figure 660936DEST_PATH_IMAGE029
。其中，
Figure 71189DEST_PATH_IMAGE030
为权 重系数，用来衡量各调整分量的可调整程度，
Figure 122321DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 218191DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 849024DEST_PATH_IMAGE033
、
Figure 910521DEST_PATH_IMAGE034
和
Figure 866975DEST_PATH_IMAGE035
分别代表 参数
Figure 748344DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 946982DEST_PATH_IMAGE037
、
Figure 862985DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure 787079DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 359006DEST_PATH_IMAGE040
的可调整程度，为了将不同单位调整量进行无量纲 化处理并反应用户调整软约束的容忍程度，将权重系数分解为
Figure 659537DEST_PATH_IMAGE041
，其中
Figure 866265DEST_PATH_IMAGE042
为加权系数,
Figure 695681DEST_PATH_IMAGE043
和Hz分别 表示用户对调整软约束参数
Figure 489324DEST_PATH_IMAGE044
,
Figure 593547DEST_PATH_IMAGE045
,
Figure 421825DEST_PATH_IMAGE046
,
Figure 451836DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 732776DEST_PATH_IMAGE047
容忍程度，例如若
Figure 375110DEST_PATH_IMAGE048
表示相较于调整参数
Figure 57895DEST_PATH_IMAGE049
用户更能容忍调整参数
Figure 760272DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure 27043DEST_PATH_IMAGE051
；
进一步的，所述步骤1中的对中量包括计算多个对中状态分量，所述对中状态分量包括水平偏斜角、水平偏移量、竖直偏斜角、竖直偏移量和自转角。
进一步的，所述步骤1中，利用安装于高功率密度主机气囊隔振装置上的位移传感器，以基座为参考平面，测量高功率密度主机气囊隔振装置相对基座的位移变化，利用气囊隔振器内置的压力传感器测量压力。
本发明的有益效果为：本发明首先利用采用预设固定调整量的符合对中可控要求的约束条件，计算对中可控线性规划问题对中可控性，若判断对中不可控，则计算采用最大调整量时能否对中可控，判断主机气囊隔振装置是否正常，在判断主机气囊隔振装置正常的情况下，利用用户对各调整量的容忍程度确定加权系数，根据加权系数确定权重系数，将权重系数带入对中可控线性规划问题，求得使得对中可控时各调整量的最小值，并对主机对中不可控状态下的约束参量进行调整，通过调整较小约束边界实现对中不可控到对中可控的转化，有效的缓解主机对中不可控的问题，提高主机对中可控性；本发明采用符合对中可控要求的约束条件判断对中可控性方法，对主机当前状态对中可控性进行预判，避免基于固定控制约束参数的对中控制方法因无法识别主机对中不可控状态而执行无效控制进而陷入各对中量陷入震荡的情况，提高主机对中可靠性。
附图说明
图1为本发明的主要步骤示意图;
图2为本发明实现的流程图；
图3为本发明的位移传感器测点布置示意图；
图4为未采用对中可控性分析及对中不可控故障自愈调控方法对中控制过程；
图5为采用对中可控性分析及对中不可控故障自愈调控方法对中控制过程。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
其中，1-1、1-2、1-3、1-4为垂向位移传感器，1-5、1-6、1-7为横向位移传感器，2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9、2-10、2-11、2-12为压力传感器，3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8为限位保护装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-2所示，一种基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法，包括以下步骤：
（1）采集高功率密度主机气囊隔振装置横、垂位移以及各气囊压力，通过基于固定约束参数的对中控制方法计算对中量，利用对中可控充要条件判断对中可控性。
（2）若判断为对中不可控，采用软约束调整算法调整固定控制约束，通过求解线性规划问题求得当前状态对中可控的各约束边界最小调整量。
（3）利用更新的固定控制约束，再次利用基于固定控制约束参数的对中控制方法进行主机姿态控制，达到对中精度要求。
进一步地，如图3所示，步骤（1）采集高功率密度主机气囊隔振装置横垂位移、各气囊压力，通过计算对中量，利用对中可控充要条件判断对中可控性，具体过程如下，
（a）利用安装于高功率密度主机气囊隔振装置上位移传感器，以基座为参考平面，测量高功率密度主机气囊隔振装置相对基座的位移变化，利用气囊隔振器内置的压力传感器测量压力，垂向位移传感器1-1、1-2、1-3、1-4测量高功率密度主机气囊隔振装置相对基座的垂向位移变化，横向位移传感器1-5、1-6、1-7测量高功率密度主机气囊隔振装置相对基座的横向位移变化，压力传感器2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9、2-10、2-11、2-12测量气囊压力，位移传感器与压力传感器布置如图2所示。
（b）利用基于固定约束参数的对中控制方法计算对中量，可监测的对中状态分量包括水平偏斜角、水平偏移量、竖直偏斜角、竖直偏移量、自转角。
（c）利用对中可控充要条件判断对中可控性，其中对中可控充要条件为对中可控 线性规划问题（LP）满足如下要求：在c=
Figure 207488DEST_PATH_IMAGE002
情况下，求得最优解V；否则min V≠0判断 对中不可控，其中对中可控线性规划问题（LP）具体如下：
Figure 72676DEST_PATH_IMAGE052
；
其中，
Figure 149217DEST_PATH_IMAGE053
为第k次充放气时气囊放气前后的压力变化量；
Figure 139169DEST_PATH_IMAGE054
为压力传感器测 得气囊初始瞬时压力分布；
Figure 123306DEST_PATH_IMAGE055
为利用系统动力学方程计算出初始对中状态，
Figure 341535DEST_PATH_IMAGE007
为经过
Figure 323398DEST_PATH_IMAGE008
次气囊压力调整后的主机对中状态；
Figure 862963DEST_PATH_IMAGE009
为利用垂向位移传感器得实时垂向位移向量；
Figure 588474DEST_PATH_IMAGE056
各 列分别代表各气囊单位压力调整的等效作用力，通过各气囊的位置坐标矩阵及气囊斜向安 装角度计算得出；
Figure 162675DEST_PATH_IMAGE011
为系统的总体刚度矩阵，由隔振器和弹性联轴器的刚度经坐标转换后 集合而成，
Figure 813974DEST_PATH_IMAGE057
为
Figure 840836DEST_PATH_IMAGE011
取逆；
Figure 370037DEST_PATH_IMAGE013
为联轴器的位置变化矩阵，
Figure 64324DEST_PATH_IMAGE014
为对中控制向量转化矩阵，
Figure 387989DEST_PATH_IMAGE015
为对垂向位移转化矩阵，
Figure 902147DEST_PATH_IMAGE058
和
Figure 467995DEST_PATH_IMAGE059
分别代表气囊压力约束最小值和最大值，通过气 囊的承载特性和耐压特性进行设置；
Figure 16788DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 511354DEST_PATH_IMAGE019
分别代表对中向量约束最小值和最大 值，通过技术要求和经验设置；
Figure 716071DEST_PATH_IMAGE060
和
Figure 383812DEST_PATH_IMAGE061
分别代表气囊隔振器垂向位移最小值和最 大值，通过气囊隔振器的性能进行设置；
Figure 488909DEST_PATH_IMAGE062
与
Figure 216694DEST_PATH_IMAGE063
代表气囊压力软约束边界的调整 量下限和上限，通过气囊隔振器的耐压性能进行设置；
Figure 643127DEST_PATH_IMAGE024
与
Figure 380139DEST_PATH_IMAGE025
分别代表主机水平偏移的 调整量和主机自转角的调整量，通过技术要求和经验设置；
Figure 575628DEST_PATH_IMAGE026
代表气囊隔振器垂向位移软 约束边界的调整量，通过气囊隔振器的性能和经验进行设置，
Figure 972849DEST_PATH_IMAGE064
和
Figure 886579DEST_PATH_IMAGE065
中元素的个数均与主机气囊隔振装置中气囊的个数一致。
进一步地，若判断为对中不可控，即说明采用预设固定参数无法使得对中可控，因此采用软约束调整算法调整固定控制约束，通过求解线性规划问题求得当前状态对中可控的各约束边界最小调整量，具体如下：
A.首先判断主机气囊隔振装置是否故障，即判断在当前情况下通过调整能否实现 对中可控，设置可接受的软约束气囊压力最大调整量
Figure 896123DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 211698DEST_PATH_IMAGE067
对中分量 水平偏移量最大调整量
Figure 546864DEST_PATH_IMAGE068
和自转角最大调整量
Figure 180846DEST_PATH_IMAGE069
、以及气囊垂向变形量最大 调整量
Figure 259660DEST_PATH_IMAGE070
并代入符合对中可控要求的约束条件，其中
Figure 960900DEST_PATH_IMAGE071
和
Figure 670230DEST_PATH_IMAGE072
为 气囊压力软约束边界的调整量下限的最大值和上限的最大值，根据气囊隔振器的最大压力 允许范围进行设置；
Figure 292972DEST_PATH_IMAGE073
和
Figure 644319DEST_PATH_IMAGE074
为对中分量水平偏移软约束边界的调整量最大 值和自转角软约束边界的调整量最大值，具体根据技术要求的最大值进行设置；
Figure 65696DEST_PATH_IMAGE075
为气囊隔振器垂向位移软约束边界的调整量最大值，通过气囊隔振器允许的最大变形进行 设置，调整量
Figure 680349DEST_PATH_IMAGE076
、
Figure 852704DEST_PATH_IMAGE077
、
Figure 211004DEST_PATH_IMAGE078
、
Figure 152415DEST_PATH_IMAGE079
、
Figure 436504DEST_PATH_IMAGE080
均大于等于0；代入对中 可控线性规划问题（LP），若min V≠0，判断主机气囊隔振装置故障，主机对中无法可控，需 要运行限位保护装置3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8确保轴系安全运行，限位保护装 置布置如图2所示。
B. 若min V=0，表示主机气囊隔振装置正常，通过调整软约束可以实现使主机气 囊隔振系统当前状态对中可控，约束边界的调整量越小越能够保证较高的对中控制精度， 通过求解以下线性规划问题求解当前状态对中可控的各约束边界最小调整量
Figure 96155DEST_PATH_IMAGE081
，线性规划问题具体如下：
Figure 992567DEST_PATH_IMAGE082
； 其中
Figure 257326DEST_PATH_IMAGE083
为权重系数，用来衡量各调整分量的可调整程度，
Figure 10519DEST_PATH_IMAGE031
、
Figure 593684DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 356104DEST_PATH_IMAGE084
、
Figure 209791DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 399464DEST_PATH_IMAGE085
分别代表参数
Figure 971390DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure 708140DEST_PATH_IMAGE087
、
Figure 744229DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure 42486DEST_PATH_IMAGE088
和
Figure 898447DEST_PATH_IMAGE040
的可调整 程度，为了将不同单位调整量进行无量纲化处理并反应用户调整软约束的容忍程度，将权 重系数分解为
Figure 940352DEST_PATH_IMAGE089
，其中
Figure 830948DEST_PATH_IMAGE042
为加权系数,表示用户对调整软约束参数
Figure 798642DEST_PATH_IMAGE090
、
Figure 141898DEST_PATH_IMAGE091
、
Figure 518653DEST_PATH_IMAGE046
、
Figure 201438DEST_PATH_IMAGE088
、
Figure 903815DEST_PATH_IMAGE026
容忍程度，例如若
Figure 170586DEST_PATH_IMAGE092
表示相较于调整参数
Figure 616611DEST_PATH_IMAGE023
用户 更能容忍调整参数
Figure 419482DEST_PATH_IMAGE086
。
相对应的，
Figure 27181DEST_PATH_IMAGE093
用来调整气囊压力允许控制调整的下限，当
Figure 282713DEST_PATH_IMAGE094
＞0时表示气 囊压力在原有下限的基础上可再往下控制调整，相应的
Figure 266849DEST_PATH_IMAGE049
用来调整气囊压力允许控制 调整的上限，当
Figure 219499DEST_PATH_IMAGE049
＞0时表示气囊压力在原有上限的基础上可再往上控制调整，从而拓 宽气囊压力的调整范围；同理，
Figure 466941DEST_PATH_IMAGE095
对应于调整对中目标的水平偏移量，
Figure 209769DEST_PATH_IMAGE039
对应于调整对 中目标的自转角，
Figure 732017DEST_PATH_IMAGE026
对应于调整气囊隔振器垂向变形量。
求解得到各约束边界最小调整量后，利用这些调整量对主机气囊隔振装置进行调整，且主机气囊隔振装置中所有气囊的对应调整量均一致，进而对主机姿态进行控制。
为验证本文提出的主机气囊隔振装置对中可控性分析与对中不可控故障自愈调控方法，针对某高功率密度主机进行了实验。主机重约50t，采用12个额定承载8t，固有频率约5Hz的气囊隔振器进行斜置30°支撑。气囊隔振器与传感器布置与编号如图3所示。
实验中，将主机工作状态由55rpm（315KW）逐渐提升至70rpm（800KW）和115rpm（13500KW），一组采用本文提出的对中可控性与对中不可控故障自愈调控方法，而另一组不采用，分别运用对中控制装置进行对中控制。未采用对中可控性分析及对中不可控故障自愈调控方法时对中控制过程如图5所示。从图4可以看出，在中低速的工况下，气囊隔振装置具有较高的对中控制精度，气囊垂向位移也均在目标范围内；但到了115rpm的高输出工况下，自转角和水平偏移量之间冲突增大，无法同时被控制在目标范围内，最终水平偏移量也未能被控制在目标范围内，1#和2#垂向位移传感器数值也超过了对中目标要求，因此使得气囊隔振装置频繁开启与关闭限位保护装置，各对中量陷入震荡之中。同时，还可以看到竖直偏移量与水平偏移量和自转角有较强的耦合性，在高功率输出状态的对中控制过程中产生较大变化。
相同实验工况下，初始对中目标相同，并在对中控制前先进行对中可控性判断和对中不可控故障自愈调控方法再进行对中控制。由于气囊压力和垂向位移传感器垂向位移变化初始目标范围已经很大，不希望对其进行调整，接受对自转角和水平偏移量目标范围进行调整，取Hpmin 、Hpmax 和 Hz较大的值，而取Hxc和Hβ较小的值。其对中控制过程如图5所示。从图5可以看出，不仅在中低速的工况下气囊隔振装置能够正常完成对中控制，到了高输出工况，系统通过在线判定装置对中不可控并通过对中不可控故障自愈调控方法调整水平偏移量和自转角，使得其状态对中可控，并最终将各目标量控制在调整过后的目标范围内，过程中没有启动限位保护装置，不会对隔振效果产生负面影响，修复固定约束参数下主机对中不可控故障。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法，高功率密度主机设置在主机气囊隔振装置上，通过改变主机气囊隔振装置中气囊压力能调节主机对中情况，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采集高功率密度主机实时横位移、垂位移和各气囊压力，通过主机动力学方程计算主机对中量；
步骤2、预设气囊压力调整量、主机水平偏移量调整量、主机自转角调整量以及气囊垂向变形量调整量，带入符合对中可控要求的约束条件，判断采用符合对中可控要求的约束条件时，对中可控线性规划问题的线性目标函数最优解是否为0，若是则直接采用预设调整量对主机气囊隔振装置进行调整，对主机姿态进行控制，若否则转到步骤3；
符合对中可控要求的约束条件为：
Figure FDA0003668205740000011
对中可控线性规划问题为，c＝[1，1，1，1，1]情况下，求得线性目标函数的最优解min V＝c[εpmin：εpmax；εxc：εβ；εz]，其中，δp(k)为第k次充放气时气囊放气前后的压力变化量；p(0)为压力传感器测得气囊初始瞬时压力分布；xc(0)为利用系统动力学方程计算出初始对中状态，y为经过k次气囊压力调整后的主机对中状态；Z为利用垂向位移传感器得实时垂向位移向量；N各列分别代表各气囊单位压力调整的等效作用力，通过各气囊的位置坐标矩阵及气囊斜向安装角度计算得出；K为系统的总体刚度矩阵，由主机气囊隔振装置中隔振器和弹性联轴器的刚度经坐标转换后集合而成，K(-1)为K取逆；G(c)为联轴器的位置变化矩阵，C为对中控制向量转化矩阵，D为对垂向位移转化矩阵，Pmin和Pmax分别代表气囊压力约束最小值和最大值，通过气囊的承载特性和耐压特性进行设置；ymin和ymax分别代表对中向量约束最小值和最大值，通过技术要求和经验设置；zmin和zmax分别代表气囊隔振器垂向位移最小值和最大值，通过气囊隔振器的性能进行设置；εpmin与εpmax代表气囊压力软约束边界的调整量下限和上限，通过气囊隔振器的耐压性能进行设置；εxc与εβ分别代表主机水平偏移的调整量和主机自转角的调整量，通过技术要求和经验设置；εz代表气囊隔振器垂向位移软约束边界的调整量，通过气囊隔振器的性能和经验进行设置，[εpmin；εpmin；...；εpmin]和[εpmax；εpmax；...；εpmax]中元素的个数均与主机气囊隔振装置中气囊的个数一致；
步骤3、设置可接受的气囊压力下限和上限的最大调整量、主机水平偏移量最大调整量、主机自转角最大调整量以及气囊垂向变形量最大调整量，并代入符合对中可控要求的约束条件，求解对中可控线性规划问题，若线性目标函数的最优解等于0，表示主机气囊隔振装置正常，通过调整软约束可以实现使主机气囊隔振系统当前状态对中可控，转到下一步；否则判断主机装置对中无法可控，运行限位保护装置确保轴系安全运行；
步骤4、根据用户对调整气囊压力调整量、主机水平偏移量调整量、主机自转角调整量以及气囊垂向变形量调整量的容忍程度确定加权系数，根据加权系数确定权重系数，将权重系数带入对中可控线性规划问题，得到基于权重系数的对中可控线性规划问题，求解基于权重系数的对中可控线性规划问题中，线性目标函数的最优解等于0时，满足符合对中可控要求的约束条件的气囊压力最小调整量、主机水平偏移量最小调整量、主机自转角最小调整量以及气囊垂向变形量最小调整量，并利用这些调整量对主机气囊隔振装置进行调整，且主机气囊隔振装置中所有气囊的对应调整量均一致，进而对主机姿态进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法，其特征在于，步骤4中，基于权重系数的对中可控线性规划问题为：在满足符合对中可控要求的约束条件的情况下，求得线性目标函数的最优解min V＝d[εpmin；εpmax；εxc；εβ；εz]，其中，d＝[dpmin，dpmax，dxc，dβ，dz]为权重系数，用来衡量各调整分量的可调整程度，dpmin、dpmax、dxc、dβ和dz分别代表参数εpmin、εpmax、εxc、εβ和εZ的可调整程度，为了将不同单位调整量进行无量纲化处理并反应用户调整软约束的容忍程度，将权重系数分解为d＝H[1/εpmin_max；1/εpmax_max；1/εxc_max；1/εβ_max；1/εz_max]，其中H＝diag(Hpmin，Hpmax，Hxc，Hβ，Hz)为加权系数，Hpmin，Hpmax，Hxc，Hβ和Hz分别表示用户对调整软约束参数εpmin，εpmax，εxc，εβ和εz容忍程度，例如若Hpmin＜Hpmax表示相较于调整参数εpmax用户更能容忍调整参数εpmin，[Hpmin，Hpmax，Hxx，Hβ，Hz]＞0。
3.根据权利要求1所述的基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法，其特征在于，所述步骤1中的对中量包括计算多个对中状态分量，所述对中状态分量包括水平偏斜角、水平偏移量、竖直偏斜角、竖直偏移量和自转角。
4.根据权利要求1所述的基于软约束调整算法的高功率密度主机对中控制方法，其特征在于，所述步骤1中，利用安装于高功率密度主机气囊隔振装置上的位移传感器，以基座为参考平面，测量高功率密度主机气囊隔振装置相对基座的位移变化，利用气囊隔振器内置的压力传感器测量压力。
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