[发明专利]三自由度混合磁轴承混合核函数支持向量机位移检测方法

摘要

发明公开一种利用混合核函数支持向量机位移预测模型实现三自由度交直流混合磁轴承位移自检测的方法，以磁轴承控制电流为输入样本，径向和轴向位移为输出样本，采集样本数据，选用混合核函数，通过粒子群算法优化支持向量机性能参数，利用训练样本和性能参数训练最小二乘支持向量机，建立非线性预测模型，将预测模型串接到三自由度交直流混合磁轴承之前，与线性闭环控制器相连，加上扩展的电流滞环三相功率逆变器和开关功率放大器共同构成磁轴承位移闭环控制，实现三自由度交流混合磁轴承无位移传感器自检测。

主权项

1.一种三自由度混合磁轴承混合核函数支持向量机位移检测方法，其特征是采用以下步骤：（1）连续采集q组磁轴承的电流控制信号x=[x₁，x₂，x₃，x₄]=[i_a，i_b，i_c，i_z]和位移信号y=[y₁，y₂，y₃]=[x_b，y_b，z] 作为支持向量机初始输入、输出样本数据，剔除不良数据并进行归一化处理，随机选择其中的一半数据作为训练样本集{ i_a，i_b，i_c，i_z，x_b，y_b，z }，另一半作为测试样本集；i_a，i_b，i_c是磁轴承三相驱动控制电流，i_z是磁轴承轴向驱动直流控制电流，x_b，y_b是磁轴承径向自由度；（2）选取径向基核函数，利用训练样本集，得到核宽度分别取不同值时径向核函数的映射特性图，保留特性最好的一个核宽度构建径向基核函数，选取多项式核函数，利用训练样本集，得到多项式核函数在指数d分别取不同值时的曲映射特性图，保留特性最好的一个指数d构建多项式核函数，将最优径向基核函数与最优多项式核函数组成混合核函数，i=1，2，…，q/2，为混合系数，0<<1；（3）用粒子群算法对惩罚参数和混合系数进行优化，保留性能指标最好的一组惩罚参数和混合系数作为最优性能参数，利用训练样本集和最优性能参数惩罚参数和混合系数采用最小二乘法离线学习，获得相应的支持向量系数a_i和阈值b，建立起反映磁轴承电流、位移关系的混合核函数支持向量机位移预测模型；（4）将所述混合核函数支持向量机位移预测模型串接到电流传感器之后，与线性闭环控制器相连接，在线性闭环控制器后串接对应的扩展的电流滞环三相功率逆变器和开关功率放大器，共同构成磁轴承的位移闭环控制，实现磁轴承无位移传感器自检测。