基于模糊系统的同步电机非线性PID故障诊断及控制的方法与流程

本发明涉及电机的故障诊断及控制，具体来说是指一种基于模糊系统的同步电机非线性pid故障诊断及控制方法。

背景技术：

1、同步电机因其转速恒定、功率因数高、运行稳定性好等优点，在工程机械、航空航天等领域已经得到了广泛的应用，其故障的诊断与控制技术也得到了广大学者的关注。现有针对同步电机的故障诊断及控制技术大多数都是基于电机的模型进行设计的，即采用机理方法进行建模，使用观测器等方法实现对系统数据的观测，将系统模型输出与实际输出进行残差分析，当系统发生故障时，残差信号具有较大的变化，进而通过残差序列进行故障的诊断，然而该类诊断方法对系统模型的精度要求较高，同步电机系统本质为一类具有不确定性时变的非线性系统，采用机理方法很难建立系统真实模型，从而无法避免干扰数据和未建模动态对诊断方法的影响。

2、针对上述问题，常见解决方案是对系统的输入输出数据进行处理分析，从而判断故障点，但数据处理容易消除系统的实际数据。

技术实现思路

1、本发明要解决的是以上背景技术中提到的技术问题，提供一种基于模糊系统的同步电机非线性pid故障诊断及控制方法，对系统的数据进行聚类分析，并对系统实际数据进行逼近分析，结合专家经验知识设计详细的模糊规则确定故障点，并给出故障的控制方法。

2、根据本发明的内容，本发明提供的技术方案为：一种基于模糊系统的同步电机非线性pid故障诊断及控制方法，包括以下步骤：

3、s1、通过传感器采集电机系统的各项数据，并设置电机系统各类数据允许的误差值，根据以上数据得到系统测量数据的非线性函数匹配模型；

4、s2、最近邻学习算法的聚类分析，得到各类电机系统数据的聚类中心x和聚类半径r；

5、s3、系统实际数据的拟合分析，使各个聚类中心拟合其中an为拟合函数的幅值，为频率，θi为相位，并通过拟合得到满足所有各类聚类中心的最佳序列参数an，θi；

6、s4、系统数据函数逼近，通过最近邻学习算法的聚类分析和拟合分析，可以得到电机正常运行时系统电压、电流、转速、转矩等数据的最佳函数表达式形式，进而通过最佳函数逼近电机系统实际数据，通过残差值的大小判断系统是否发生故障，以判断电机是否发生故障；

7、s5、结合实际情况对电机故障进行分类，并分析各类故障下主要数据的变化趋势；

8、s6、利用故障电机输入及输出变化率，结合模糊系统，设计详细的模糊规则，得到系统模糊输出的变化情况，并将系统的模糊输出与实际输出进行残差高次幂分析，从而实现对故障的分离，快速准确的定位故障点；

9、s7、针对电机的故障，使用跟踪微分器设计非线性pid控制方法，将pid控制的线性增益参数更改为非线性的关系，得到非线性pid控制器的表达式，结合模糊规则实现非线性pid控制增益的自动调节。

10、本发明与现有技术相比的优点在于：1、充分考虑了不确定性因素、外部干扰以及测量的误差，依靠技术和专家人员设置了数据允许的误差范围，对数据进行聚类分析，提高了数据的真实性，增强了电机故障诊断与控制技术的准确性；2、传统pid控制方法抗干扰能力较差，使用非线性函数增益代替传统方法的线性增益，提高了方法的鲁棒性；3、针对非线性pid控制参数无法自整定问题，加入模糊规则实现了增益的自动调节，提高了方法的适应性，同时非线性pid控制方法仅一个参数调节，提高了方法的可实施性。

11、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于模糊系统的同步电机非线性pid故障诊断及控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于模糊系统的同步电机非线性pid故障诊断及控制的方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的基于模糊系统的同步电机非线性pid故障诊断及控制的方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的基于模糊系统的同步电机非线性pid故障诊断及控制的方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的基于模糊系统的同步电机非线性pid故障诊断及控制的方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的基于模糊系统的同步电机非线性pid故障诊断及控制的方法，其特征在于：利用传感器采集电机正常运行时的数据，包括电压、电流、转矩、转速。

技术总结本发明公开了一种基于模糊系统的同步电机非线性PID故障诊断及控制的方法，属于电机的故障诊断及控制技术领域，采集电机系统的输入输出数据，采用最近邻学习算法对数据进行聚类分析，使聚类后的数据拟合非线性函数并作为对比函数保存于系统中，使具有最优序列的对比函数逼近电机工作的实时数据，从而判断电机是否发生故障，采用模糊系统得到系统的模糊输出，并与电机系统实际输出进行偏差分析，实现对故障的分离，从而定位故障发生点，使用微分器得到非线性PID控制方法，实现非线性增益的自调整效果。本发明的优点在于：实现了对电机故障诊断与控制技术，解决了传统诊断方法对系统数据不精确、系统模型精度低导致故障诊断不准确的弊端。技术研发人员：李斌,邹修健,房康宁,吴永慧,邱奎,邱傲,张亚鹏,张莉受保护的技术使用者：徐州徐工矿业机械有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27