[发明专利]电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量方法、系统及装置

权利要求书

1.一种电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量方法，其特征在于，包括：

获取所述电磁悬浮控制系统第一预设窗口长度内的控制信号和量测信号；

根据所述控制信号构建第一输入矩阵和第二输入矩阵，根据所述量测信号构建第一输出矩阵和第二输出矩阵，并根据所述第一输入矩阵、所述第二输入矩阵、所述第一输出矩阵和所述第二输出矩阵得到中间矩阵；

对所述中间矩阵进行奇异值分解，将奇异值分解得到的左奇异矩阵中的子矩阵的转置作为第二中间矩阵，且所述第二中间矩阵的维度为，其中，n为所述电磁悬浮控制系统的阶数，s为正整数，k_u为控制器输出的维度，k_y为所述量测信号的维度；根据所述第二中间矩阵确定第一基向量和第二基向量；

以所述第一基向量和所述第二基向量为系数得到第二预设窗口长度内的残差信号；

构建所述残差信号对应的第三输入矩阵、第四输入矩阵和量测信号对应的第三输出矩阵、第四输出矩阵；

对所述第三输入矩阵、所述第四输入矩阵、所述第三输出矩阵和所述第四输出矩阵进行LQ分解，得到下三角矩阵；

将所述下三角矩阵的子矩阵间的运算结果的最大奇异值作为所述悬浮刚度；

其中，根据所述第二中间矩阵确定第一基向量和第二基向量包括：

取所述第二中间矩阵中最后一行的第个元素及第个元素之前的元素作为第一基向量，将第个元素之后的元素作为第二基向量。

2.根据权利要求1所述的电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量方法，其特征在于，获取所述电磁悬浮控制系统的控制信号之前，还包括：

存储预设时间窗口内的控制信号；所述预设时间窗口长度为系统采样周期的正整数倍。

3.根据权利要求2所述的电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量方法，其特征在于，还包括：

存储所述预设时间窗口内的量测信号；所述量测信号至少包括间隙信号。

4.根据权利要求1所述的电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量方法，其特征在于，根据所述第一输入矩阵、所述第二输入矩阵、所述第一输出矩阵和所述第二输出矩阵得到中间矩阵包括：

根据预设矩阵宽度、第一预设参数值、所述第一输入矩阵、所述第二输入矩阵、所述第一输出矩阵和所述第二输出矩阵得到中间矩阵。

5.根据权利要求1所述的电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量方法，其特征在于，所述电磁悬浮控制系统由控制器、悬浮电磁铁及驱动、支撑结构和负载组成，所述控制信号由所述控制器输出。

6.一种电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量系统，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于获取所述电磁悬浮控制系统第一预设窗口长度内的控制信号和量测信号；

第一矩阵计算模块，用于根据所述控制信号构建第一输入矩阵和第二输入矩阵，根据所述量测信号构建第一输出矩阵和第二输出矩阵，并根据所述第一输入矩阵、所述第二输入矩阵、所述第一输出矩阵和第二输出矩阵得到中间矩阵；

第一分解模块，用于对所述中间矩阵进行奇异值分解，将奇异值分解得到的左奇异矩阵中的子矩阵的转置作为第二中间矩阵，且所述第二中间矩阵的维度为，其中，n为所述电磁悬浮控制系统的阶数，s为正整数，k_u为控制器输出的维度，k_y为所述量测信号的维度；根据所述第二中间矩阵确定第一基向量和第二基向量；

向量计算模块，用于根据所述第二中间矩阵确定第一基向量和第二基向量；

残差计算模块，用于以所述第一基向量和所述第二基向量为系数得到第二预设窗口长度内的残差信号；

第二矩阵计算模块，用于构建所述残差信号对应的第三输入矩阵、第四输入矩阵和量测信号对应的第三输出矩阵、第四输出矩阵；

第二分解模块，用于对所述第三输入矩阵、所述第四输入矩阵、所述第三输出矩阵和所述第四输出矩阵进行LQ分解，得到下三角矩阵；

刚度计算模块，用于将所述下三角矩阵的子矩阵间的运算结果的最大奇异值作为所述悬浮刚度；

其中，所述向量计算模块为用于取所述第二中间矩阵中最后一行的第个元素及第个元素之前的元素作为第一基向量，将第个元素之后的元素作为第二基向量的模块。