交流磁悬浮电主轴控制器的构造方法

摘要

本发明公开一种交流磁悬浮电主轴基于粗集理论方法的模糊神经网络逆控制器的构造方法，将复合被控对象的期望输出的二阶导数作为基于粗集理论方法的模糊神经网络逆系统的输入，确定基于粗集理论方法的模糊神经网络逆系统的基本结构，选取静态实验数据，离线训练基于粗集理论方法的模糊神经网络实现复合被控对象模型的逆，构造基于粗集理论方法的模糊神经网络逆系统；通过采用基于粗集理论方法的模糊神经网络逆方法构造出复合被控对象的逆系统，将交流磁悬浮电主轴系统这一非线性、强耦合的多输入多输出系统解耦成伪线性系统，能够实现交流磁悬浮电主轴5个自由度位移变量之间的独立控制，可获得良好的控制性能以及抗负载扰动能力。

主权项

一种交流磁悬浮电主轴控制器的构造方法，交流磁悬浮电主轴（18）由二自由度交流混合磁轴承（5）、三自由度交直流混合磁轴承（8）和高速电机（7）构成，其特征是具有如下步骤：1）将两个扩展的电流跟踪逆变器（15）与双极性开关功率放大器（17）分别串接交流磁悬浮电主轴（18）共同组成复合被控对象（19）；2）将复合被控对象（19）的期望输出的二阶导数作为基于粗集理论方法的模糊神经网络逆系统（20）的输入，确定基于粗集理论方法的模糊神经网络逆系统（20）的基本结构，选取静态实验数据，离线训练基于粗集理论方法的模糊神经网络实现复合被控对象（19）模型的逆，构造基于粗集理论方法的模糊神经网络逆系统（20）；3）在复合被控对象（19）之前串接所构造的基于粗集理论方法的模糊神经网络逆系统（20），形成相当于五个二阶线性积分子系统的伪线性系统（21）；4）对线性化和解耦后的五个二阶线性积分子系统分别设计相应的四个径向位置控制器和一个轴向位置控制器，将由这五个位置控制器组成的线性闭环控制器（22）串接在基于粗集理论方法的模糊神经网络逆系统（20）前，并与复合被控对象（19）共同构成交流磁悬浮电主轴基于粗集理论方法的模糊神经网络逆系统解耦控制器（23）；步骤2）中所述离线训练基于粗集理论方法的模糊神经网络实现复合被控对象（19）模型的逆的具体步骤如下：A、以实际工作范围内的随机信号为输入，实时测量交流磁悬浮电主轴（18）的输出，求取相应的导数对信号做规范化处理，组成样本数据；B、构造决策表，决策表的条件属性定义为反映交流磁悬浮电主轴（18）五自由度位移、位移一阶导数及二阶导数变化情况的统计量，决策表的决策属性定义为反映交流磁悬浮电主轴（18）磁轴承线圈控制电流参考值情况的统计量；C、对采集的数据进行预处理，包括填充空缺值、数据的标准化处理以及数据的离散化处理；D、对决策表的决策属性约简，将约简后属性集中的属性值作为输入，将样本对应的决策属性作为输出，对模糊神经网络进行训练。