[发明专利]无轴承异步电机悬浮系统容错控制器及其构造方法

权利要求书

1.一种无轴承异步电机悬浮系统容错控制器，其特征是：由线性闭环控制器（4）串接在逆模型库（2）之前共同组成，所述线性闭环控制器（4）由两个附加控制器（41、42）并联组成，所述逆模型库（2）串接在复合被控对象（1）之前构成伪线性系统（3），伪线性系统（3）等效为两个二阶位移线性子系统，复合被控对象（1）由Park逆变换（11）、Clark逆变换（12）、电流跟踪型逆变器（13）和被控的无轴承异步电机悬浮系统（14）依次串接组成，所述逆模型库（2）由正常逆模型（22）和故障逆模型（24）并联组成，正常逆模型（22）由第一支持向量机（21）和四个积分器组成，故障逆模型（24）由第二支持向量机（23）和另四个积分器组成，复合被控对象（1）还通过故障检测切换模块（6）连接逆模型库（2）。

2.一种如权利要求1所述无轴承异步电机悬浮系统容错控制器的构造方法，其特征是采用如下步骤：

A、将Park逆变换（11）、Clark逆变换（12）、电流跟踪型逆变器（13）与无轴承异步电机悬浮系统（14）依次串接组成复合被控对象（1），该复合被控对象（1）以两个电流                                                信号作为输入，以转子径向位移x、y信号作为输出；

B、建立无轴承异步电机悬浮系统（14）的数学模型，经过坐标变换和线性放大，得到复合被控对象（1）的数学模型，对该数学模型进行可逆性分析，经推导证明存在逆模型；

C、采用第一支持向量机（21）加4个积分器构造正常逆模型（22），采用第二支持向量机（23）加另4个积分器构造故障逆模型（24），将正常逆模型（22）和故障逆模型（24）一起构成逆模型库（2），逆模型库（2）输入为转子径向位移x、y信号，输出为两个电流信号；

D、在无轴承异步电机正常运行或带故障运行的两种情况下，分别确定第一支持向量机（21）或第二支持向量机（23）的向量系数和阈值；

E、利用故障检测切换模块（6）检测复合被控对象（1）运行状态，当无故障时，选择正常逆模型（22）作为复合被控对象（1）的逆模型，当出现故障时，选择故障逆模型（24）作为复合被控对象（1）的逆模型；

F、将逆模型库（2）串联于复合被控对象（1）之前组成伪线性系统（3），伪线性系统（3）被线性化解耦为2个二阶单输入单输出的位移线性子系统；对2个二阶位移线性子系统分别引入2个附加控制器（41、42）构造线性闭环控制器（4）；

G、将线性闭环控制器（4）和逆模型库（2）共同构成支持向量机逆容错控制器（5）。

3.根据权利要求2所述的构造方法，其特征是：步骤D中，在无轴承异步电机正常运行或带故障运行的两种情况下分别采集输入电流信号和对应的输出转子径向位移x、y信号，并将转子径向位移x、y信号离线求其一阶、二阶导数，对信号做规范化处理，组成第一支持向量机（21）或第二支持向量机（23）的训练样本集，并选取高斯核函数作为第一支持向量机（21）或第二支持向量机（23）的核函数，并根据实际情况选取合适的核宽度与正则化参数，对第一支持向量机（21）或第二支持向量机（23）进行训练，从而确定第一支持向量机（21）或第二支持向量机（23）的向量系数和阈值。