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申请/专利权人：杭州昼光科技有限公司

摘要：本发明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。

主权项：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ix*、iy*以及轴向控制电流期望值iz*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v1x以及v1x的一阶微分信号v2x，第二跟踪微分器91提取到y*的跟踪信号v1y以及v1y的一阶微分信号v2y，第三跟踪微分器101提取到z*的跟踪信号v1z以及v1z的一阶微分信号v2z；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z1x以及z1x的一阶微分信号z2x和观测扰动z3x，第二扩张状态观测器92输出y的跟踪信号z1y以及z1y的一阶微分信号z2y和观测扰动z3y，第三扩张状态观测器102输出z的跟踪信号z1z以及z1z的一阶微分信号z2z和观测扰动z3z；以跟踪信号z1x和微分信号z2x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fx，将预测的系统部分扰动fx与观测扰动z3x相加后通过第一补偿因子85作用，再与反馈控制量u0x相减得到补偿后的控制量ux，将ux作为控制电流期望值ix*，补偿后的控制量ux通过第二补偿因子86作用后，与预测的系统部分扰动fx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z1y和微分信号z2y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fy，将预测的系统部分扰动fy与观测扰动z3y相加后通过第三补偿因子95作用再与反馈控制量u0y相减得到补偿后的控制量uy＝iy*，补偿后的控制量uy通过第四补偿因子96作用后，与预测的系统部分扰动fy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z1z和微分信号z2z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fz，将预测的系统部分扰动fz与观测扰动z3z相加后通过第五补偿因子105作用再与反馈控制量u0z相减得到补偿后的控制量uz＝iz*，补偿后的控制量uz通过第六补偿因子106作用后，与预测的系统部分扰动fz相加值作为第三扩张状态观测器102的第二个输入；以z1x和z2x作为训练样本输入，z3x作为训练样本输出训练第一最小二乘支持向量机84；以z1y和z2y作为训练样本输入，z3y作为训练样本输出训练第二最小二乘支持向量机94；以将z1z和z2z作为训练样本输入，z3z作为训练样本输出训练第三最小二乘支持向量机104；第二，第三扩张状态观测器92，102的数学模型和第一扩张状态观测器82离散数学模型相同，第一扩张状态观测器82离散数学模型为： fal为非线性函数，β1、β2、β3、α1、α2、α3和δ1为扩张状态观测器的可调参数；z1xk、z2xk和z3xk分别为z1x、z2x和z3x在k时刻的值，z1xk+1、z2xk+1和z3xk+1分别为z1x、z2x和z3x在k+1时刻的值；h为采样周期；ex为误差；uxk为控制量ux在k时刻的值；fx为最小二乘支持向量机在k时刻预测的系统部分扰动；d为第二补偿因子；最小二乘支持向量机的回归模型为：λi为拉格朗日乘子，高斯径向基核函数pi为第i个训练样本的输入数据，pj为第j个训练样本的输入数据，b为阈值，ζ为径向基核函数的核宽；步骤4跟踪信号v1x和z1x作差得到的系统状态误差e1x＝v1x-z1x，将微分信号v2x和z2x作差得到的系统状态误差e2x＝v2x-z2x，系统状态误差e1x、e2x作为第一非线性状态误差反馈控制律83的输入，跟踪信号v1y和z1y作差得到的系统状态误差e1y＝v1y-z1y，微分信号v2y和z2y作差得到的系统状态误差e2y＝v2y-z2y，将系统状态误差e1y、e2y作为第二非线性状态误差反馈控制律93的输入，跟踪信号v1z和跟踪信号z1z作差得到的系统状态误差e1z＝v1z-z1z，微分信号v2z和微分信号z2z作差得到的系统状态误差e2z＝v2z-z2z，将系统状态误差e1z、e2z作为第三非线性状态误差反馈控制律103的输入，第一，第二，第三非线性状态误差反馈控制律83，93，103输出相应的反馈控制量u0x，u0y，u0z。

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