[发明专利]永磁同步电机故障诊断模型扩展约束多胞形集员滤波方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机故障诊断模型扩展约束多胞形集员滤波方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：构建永磁同步电机控制系统故障诊断系统的非线性模型，非线性模型包括非线性状态方程和观测方程，并对非线性模型的状态参数进行初始化，状态变量的初始值服从约束多胞形集合；

步骤二：基于Taylor级数多项式扩展的性质，将永磁同步电机故障诊断系统非线性模型的方程实施线性化等价变换，获得线性化等价永磁同步电机故障诊断模型方程，k＝1,2,…；

步骤三：对第k步获得的系统状态变量的约束多胞形集合展开阶次降维计算，利用对称多胞形阶次降维计算处理阶次降维后的约束多胞形集合，获得相对应的对称多胞形集合；

步骤四：由第k步获得的估计约束多胞形集合的中心值，根据观测方程获得观测向量的约束多胞形集合，得到观测向量的约束多胞形集合的区间生成矩阵，计算第k步骤的观测向量的约束多胞形集合，由观测向量的约束多胞形集合的减法运算构造观测残差的约束多胞形集合；

步骤五：观测残差约束多胞形定界计算，实现对系统的故障点数据判断；

步骤六：利用约束多胞形集合阶次降维计算结果计算降阶约束多胞形方差矩阵和观测噪声方差矩阵；

步骤七：计算故障诊断系统非线性观测增益矩阵：根据观测函数的Jacobian矩阵和降阶约束多胞形方差矩阵计算中间矩阵和混合噪声方差矩阵，通过中间矩阵和混合噪声方差矩阵获得非线性观测增益矩阵；

步骤八：根据第k步观测向量开展第k+1步系统状态变量的预测计算，实现系统状态变量的更新操作。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机故障诊断模型扩展约束多胞形集员滤波方法，其特征在于，所述步骤一中构建永磁同步电机控制系统故障诊断系统的非线性模型为：

其中，第k步的系统状态变量满足和系统观测向量y_k满足和分别表示n_x维数的状态变量和n_y维数的观测变量的空间域，f(·)和h(·)分别表示过程方程和观测方程；w_k表示加性的干扰噪声向量，v_k表示加性的观测噪声向量，且满足标准正态分布：和其中，I_nw和I_nv均表示单位矩阵；E_k为干扰噪声映射矩阵，F_k为观测噪声映射矩阵；

非线性模型的系统状态变量初始值x₀服从约束多胞形集合：x₀＝c₀∈Z₀＝{G₀,c₀,A₀,b₀}，其中，Z₀表示初始约束多胞形集合，G₀表示初始区间生成矩阵，c₀表示初始约束多胞形的中心值向量，A₀表示初始单位超立方体盒子向量的映射矩阵，b₀分别由映射矩阵盒子向量的初始映射向量。

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机故障诊断模型扩展约束多胞形集员滤波方法，其特征在于，所述步骤二中对非线性模型的方程实施线性化等价变换的方法为：第k步迭代获得故障诊断系统状态向量的约束多胞形集员滤波估计值为其满足的约束多胞形集合为在处对离散的故障诊断系统非线性模型的方程实施Taylor级数多项式扩展获得：

其中，Z_k表示第k步的约束多胞形集合，G_k表示第k步的区间生成矩阵，c_k表示第k步约束多胞形的中心值，A_k表示第k步单位超立方体盒子向量的映射矩阵，b_k表示第k步由映射矩阵盒子向量的映射向量，表示偏导数，Δx表示变量差值i表示微分阶次；

整理非线性模型Taylor级数多项式扩展后的方程，获得非线性模型的LPV结构的线性化系统模型方程为：

其中，Jacobian矩阵B_k和矩阵C_k分别为：

且分别表示系统状态变量和观测变量的分量，n_x表示状态变量维数、n_y表示观测变量维数。