混合磁轴承最小二乘支持向量机优化控制系统的构造方法技术方案

本发明专利技术公开一种混合磁轴承最小二乘支持向量机优化控制系统的构造方法，位移作为扩张状态观测器第一个输入，扩张状态观测器输出跟踪信号、微分信号和观测扰动，以跟踪信号和微分信号作为最小二乘支持向量机输入信号，最小二乘支持向量机输出预测的系统部分扰动，将预测的系统部分扰动与观测扰动相加后通过第一补偿因子作用再与反馈控制量相减得到补偿后的控制量，补偿后的控制量作为控制电流期望值，补偿后的控制量通过第二补偿因子作用后与预测的系统部分扰动相加值作为扩张状态观测器第二个输入；本发明专利技术利用最小二乘支持向量机对扩张状态观测器进行优化，利用优化的扩张状态观测器对系统总扰动进行估计并补偿，提高观测精度及控制性能。测精度及控制性能。测精度及控制性能。

【技术实现步骤摘要】
混合磁轴承最小二乘支持向量机优化控制系统的构造方法


[0001]本专利技术属于电力传动控制设备
，涉及一种最小二乘支持向量机优化的径-轴向混合磁轴承自抗扰解耦控制系统的构造方法，适用于多变量、非线性、强耦合的混合磁轴承解耦控制。

技术介绍

[0002]磁悬浮轴承是一种通过电磁力将转子稳定悬浮于空中，使转子与定子之间不存在任何机械摩擦，因此具有无磨损、无需润滑、无噪音、超高速以及高精度等优点。由于混合磁轴承转子径向位移采用逆变器驱动，不可避免地会引起径向磁通产生很强的耦合和非线性，因此需要通过高效的解耦措施来实现轴承的高速、高精度稳定运行。中国专利公开号为CN110018638、名称为“交流径向磁轴承用神经网络自抗扰控制器及其构造方法”的文献中提出一种自抗扰解耦控制器，该控制器通过神经网络算法对自抗扰控制器中的部分参数进行实时计算，从而减轻自抗扰控制器参数整定所带来的困难，在一定程度上提升了控制器的控制性能。但由于交流径向混合磁轴承是一个多输入多输出的强耦合非线性系统，仅利用扩张状态观测器对系统的扰动进行观测会因为观测精度不高而无法最大化提升控制器的控制性能。中国专利公开号为CN103746627、名称为“一种永磁同步电机直接转矩控制方法”的文献中利用最小二乘支持向量机对永磁同步电机速度环的一阶自抗扰控制器进行部分扰动估计，减轻了观测器的观测负担，进一步提高了自抗扰控制器的控制性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对传统自抗扰控制器中扩张状态观测器观测负载大、观测精度不高等问题而提出一种混合磁轴承最小二乘支持向量机优化控制系统的构造方法，所构造的控制系统利用最小二乘支持向量机良好的预测能力对系统部分扰动进行预测并与扩张状态观测器观测到的扰动之和作为总扰动一同进行补偿，扩张状态观测器就不需要观测系统的全部扰动，以减轻扩张状态观测器的观测负担，提高自抗扰控制器的观测精度从而提升控制器的控制性能。
[0004]本专利技术混合磁轴承最小二乘支持向量机优化控制系统的构造方法采用的技术方案是具有以下步骤：
[0005]步骤1)构造以径向控制电流期望值i
x*
、i
y*
以及轴向控制电流期望值i
z*
为输入，以实际径向位移x，y以及实际轴向位移量z为输出的复合控制对象，复合控制对象包含混合磁轴承；
[0006]步骤2)将给定位移x
*
，y
*
，z
*
分别对应地作为第一，第二，第三跟踪微分器的输入，第一跟踪微分器提取到x
*
的跟踪信号v
1x
以及v
1x
的一阶微分信号v
2x
，第二跟踪微分器提取到y
*
的跟踪信号v
1y
以及v
1y
的一阶微分信号v
2y
，第三跟踪微分器提取到z
*
的跟踪信号v
1z
以及v
1z
的一阶微分信号v
2z
；
[0007]步骤3)将实际位移x，y，z作为第一，第二，第三扩张状态观测器的第一个输入，第
一扩张状态观测器输出x的跟踪信号z
1x
以及z
1x
的一阶微分信号z
2x
和观测扰动z
3x
，第二扩张状态观测器输出y的跟踪信号z
1y
以及z
1y
的一阶微分信号z
2y
和观测扰动z
3y
，第三扩张状态观测器输出z的跟踪信号z
1z
以及z
1z
的一阶微分信号z
2z
和观测扰动z
3z
；以跟踪信号z
1x
和微分信号z
2x
作为第一最小二乘支持向量机的输入信号，第一最小二乘支持向量机输出预测的系统部分扰动f
x
，将预测的系统部分扰动f
x
与观测扰动z
3x
相加后通过第一补偿因子作用，再与反馈控制量u
0x
相减得到补偿后的控制量u
x
，将u
x
作为控制电流期望值i
x*
，补偿后的控制量u
x
通过第二补偿因子作用后，与预测的系统部分扰动f
x
相加值作为第一扩张状态观测器的第二个输入；以跟踪信号z
1y
和微分信号z
1y
作为第二最小二乘支持向量机的输入信号，第二最小二乘支持向量机输出预测的系统部分扰动f
y
，将预测的系统部分扰动f
y
与观测扰动z
3y
相加后通过第三补偿因子作用再与反馈控制量u
0y
相减得到补偿后的控制量u
y
＝i
y*
，补偿后的控制量u
y
通过第四补偿因子作用后，与预测的系统部分扰动f
y
相加值作为第二扩张状态观测器的第二个输入；以跟踪信号z
1z
和微分信号z
2z
作为第三最小二乘支持向量机的输入信号，第三最小二乘支持向量机输出预测的系统部分扰动f
z
，将预测的系统部分扰动f
z
与观测扰动z
3z
相加后通过第五补偿因子作用再与反馈控制量u
0z
相减得到补偿后的控制量u
z
＝i
z*
，补偿后的控制量u
z
通过第六补偿因子作用后，与预测的系统部分扰动f
z
相加值作为第三扩张状态观测器的第二个输入；
[0008]步骤4)跟踪信号v
1x
和z
1x
作差得到的系统状态误差e
1x
＝v
1x-z
1x
，将微分信号v
2x
和z
2x
作差得到的系统状态误差e
2x
＝v
2x-z
2x
，系统状态误差e
1x
、e
2x
作为第一非线性状态误差反馈控制律的输入，跟踪信号v
1y
和z
1y
作差得到的系统状态误差e
1y
＝v
1y-z
1y
，微分信号v
2 y
和z
2 y
作差得到的系统状态误差e
2y
＝v
2y-z
2y
，将系统状态误差e
1y
、e
2y
作为第二非线性状态误差反馈控制律的输入，跟踪信号v
1z
和跟踪信号z
1z
作差得到的系统状态误差e
1z
＝v
1z-z<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合磁轴承最小二乘支持向量机优化控制系统的构造方法，其特征是具有以下步骤：步骤1)构造以径向控制电流期望值i
x*
、i
y*
以及轴向控制电流期望值i
z*
为输入，以实际径向位移x，y以及实际轴向位移量z为输出的包含有混合磁轴承的复合控制对象；步骤2)将给定位移x
*
，y
*
，z
*
分别对应地作为第一，第二，第三跟踪微分器(81，91，101)的输入，第一跟踪微分器(81)提取到x
*
的跟踪信号v
1x
以及v
1x
的一阶微分信号v
2x
，第二跟踪微分器(91)提取到y
*
的跟踪信号v
1y
以及v
1y
的一阶微分信号v
2y
，第三跟踪微分器(101)提取到z
*
的跟踪信号v
1z
以及v
1z
的一阶微分信号v
2z
；步骤3)将实际位移x，y，z作为第一，第二，第三扩张状态观测器(82，92，102)的第一个输入，第一扩张状态观测器(82)输出x的跟踪信号z
1x
以及z
1x
的一阶微分信号z
2x
和观测扰动z
3x
，第二扩张状态观测器(92)输出y的跟踪信号z
1y
以及z
1y
的一阶微分信号z
2y
和观测扰动z
3y
，第三扩张状态观测器(102)输出z的跟踪信号z
1z
以及z
1z
的一阶微分信号z
2z
和观测扰动z
3z
；以跟踪信号z
1x
和微分信号z
2x
作为第一最小二乘支持向量机(84)的输入信号，第一最小二乘支持向量机(84)输出预测的系统部分扰动f
x
，将预测的系统部分扰动f
x
与观测扰动z
3x
相加后通过第一补偿因子(85)作用，再与反馈控制量u
0x
相减得到补偿后的控制量u
x
，将u
x
作为控制电流期望值i
x*
，补偿后的控制量u
x
通过第二补偿因子(86)作用后，与预测的系统部分扰动f
x
相加值作为第一扩张状态观测器(82)的第二个输入；以跟踪信号z
1y
和微分信号z
1y
作为第二最小二乘支持向量机(94)的输入信号，第二最小二乘支持向量机(94)输出预测的系统部分扰动f
y
，将预测的系统部分扰动f
y
与观测扰动z
3y
相加后通过第三补偿因子(95)作用再与反馈控制量u
0y
相减得到补偿后的控制量u
y
＝i
y*
，补偿后的控制量u
y
通过第四补偿因子(96)作用后，与预测的系统部分扰动f
y
相加值作为第二扩张状态观测器(92)的第二个输入；以跟踪信号z
1z
和微分信号z
2z
作为第三最小二乘支持向量机(104)的输入信号，第三最小二乘支持向量机(104)输出预测的系统部分扰动f
z
，将预测的系统部分扰动f
z
与观测扰动z
3z
相加后通过第五补偿因子(105)作用再与反馈控制量u
0z
相减得到补偿后的控制量u
z
＝i
z*
，补偿后的控制量u
z
通过第六补偿因子(106)作用后，与预测的系统部分扰动f
z
相加值作为第三扩张状态观测器(102)的第二个输入；步骤4)跟踪信号v
1x
和z
1x
作差得到的系统状态误差e
1x
＝v
1x-z
1x
，将微分信号v
2x
和z
2x
作差得到的系统状态误差e
2x
＝v
2x-z
2x
，系统状态误差e
1x
、e
2x
作为第一非线性状态误差反馈控制律(83)的输入，跟踪信号v

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，朱熀秋，颜雨桐，何颖，张葛嘉琪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：