[發(fā)明專利]一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線調(diào)整懸浮控制器參數(shù)的實現(xiàn)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110344126.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113050431A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余佩倡;馬丹瑞;崔玉萌;陳強;王連春;李杰;周丹峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學;中車唐山機車車輛有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 長沙市護航專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 43220
• 代理人: 莫曉齊

1.一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線調(diào)整懸浮控制器參數(shù)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟S100：獲取懸浮控制器的參考輸出數(shù)據(jù)和懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)；

步驟S200：根據(jù)所述懸浮控制器的參考輸出數(shù)據(jù)、所述懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)和預(yù)先訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識，根據(jù)辨識后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出數(shù)據(jù)；

步驟S300：根據(jù)所述懸浮控制器的參考輸出數(shù)據(jù)、懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)和所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出數(shù)據(jù)進行懸浮控制器參數(shù)調(diào)整得到整定后的參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S200具體為：

步驟S210：根據(jù)所述懸浮控制器的參考輸出數(shù)據(jù)和所述懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)得到第一差值；

步驟S220：根據(jù)所述第一差值和所述懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)得到期望輸出數(shù)據(jù)，其中，所述懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)中包含有懸浮系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)；

步驟S230：根據(jù)所述期望輸出數(shù)據(jù)、所述懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)和預(yù)先訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識，根據(jù)辨識后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S220中得到期望輸出數(shù)據(jù)的計算公式為：

其中，k_c為電流內(nèi)環(huán)的比例系數(shù)，k_p、k_i、k_d分別為間隙外環(huán)中比例、積分、微分系數(shù)，t表示的是連續(xù)時間變量，e(t)為t時刻的第一差值，為第一差值的一階微分，Δu為懸浮控制器中PID控制策略的控制輸出量，為Δu對PID控制器中比例系數(shù)k_p的偏微分。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S230具體為：

步驟S231：根據(jù)預(yù)先訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計算得到當前的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出數(shù)據(jù)；

步驟S232：根據(jù)所述懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)和所述當前的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出數(shù)據(jù)，得到第二差值；

步驟S233：將所述第二差值和所述期望輸出數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，輸入至所述預(yù)先訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行辨識，根據(jù)辨識后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S300具體為：

步驟S310：根據(jù)所述懸浮控制器的參考輸出數(shù)據(jù)和所述懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)得到第一差值；

步驟S320：根據(jù)所述第一差值、所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的懸浮控制器參數(shù)的性能指標函數(shù)，得到懸浮控制器參數(shù)的調(diào)整量，根據(jù)所述懸浮控制器參數(shù)的調(diào)整量和預(yù)設(shè)的懸浮控制器參數(shù)范圍進行懸浮控制器參數(shù)調(diào)整得到整定后的懸浮控制器參數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S320中得到懸浮控制器參數(shù)的調(diào)整量，為：

其中，α_pα_iα_d是各個參數(shù)的學習速率因子，E為預(yù)設(shè)的懸浮控制器參數(shù)的性能指標函數(shù)，Δk_p為比例參數(shù)k_p的梯度，為E對Δk_p的偏微分，為懸浮控制器的Jacobian信息。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S100之后，還包括：

步驟S400：存儲懸浮控制器的參考輸出數(shù)據(jù)和懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S100之后，還包括：

步驟S500：對所述懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，得到磁懸浮列車的運行狀態(tài)并發(fā)送至上位機，其中，所述懸浮控制器的實際輸出數(shù)據(jù)至少包括電壓、電流、間隙和加速度信息。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，步驟S300之后還包括：

步驟S600：接收實時控制指令，根據(jù)所述實時控制指令以及預(yù)設(shè)的控制指令與響應(yīng)操作之間的對應(yīng)關(guān)系，執(zhí)行與所述實時控制指令對應(yīng)的響應(yīng)操作。