[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

说明书

本申请提供一种电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量方法，通过获取电磁悬浮控制系统的控制信号和量测信号，直接构建输入输出信号矩阵，并基于奇异值分解、残差计算和LQ分解，最终计算得到悬浮刚度，使得用户无需根据直观经验判断悬浮刚度，也无需基于粗糙的模型粗略计算悬浮刚度，通过对控制信号和量测信号的实时更新，可以计算得到实时的悬浮刚度，有利于针对电磁悬浮控制系统进行调试运行，从而保证电磁悬浮控制系统运行的安全性。本申请还提供一种电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量系统、计算机可读存储介质和电子设备，具有上述有益效果。

技术领域

本申请涉及电磁技术领域，特别涉及一种电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量方法、系统、计算机可读存储介质和电子设备。

背景技术

在电磁悬浮控制系统运行中，外部扰动会影响悬浮性能（例如电磁悬浮列车面临的负载变化、轨道错台等），由于电磁悬浮控制系统在较大悬浮间隙波动范围内难以使用线性模型逼近，较大幅度的扰动潜在威胁悬浮稳定性，需要电磁悬浮控制系统具有较大悬浮刚度。

然而，在调试或运行阶段，悬浮刚度的评判通常依靠设计人员直观经验，很主观。同时，由于电磁悬浮控制系统模型难以精确获得，且在运行中往往发生变化，难以采用传统基于模型的设计方法对悬浮刚度进行计算，缺乏有效手段计算悬浮刚度，不利于电磁悬浮控制系统的调试和控制。

发明内容

本申请的目的是提供一种电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量方法、系统、计算机可读存储介质和电子设备，能够客观计算确定悬浮刚度。

为解决上述技术问题，本申请提供电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量方法，具体技术方案如下：

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，得到第二中间矩阵；

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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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第二输出矩阵得到中间矩阵。

可选的，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。

本申请还提供一种电磁悬浮控制系统中悬浮刚度的测量系统，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；