1.基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池低功耗解耦控制器，其特征在于，包括：复合被控对象、基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型、线性闭环控制器以及零功耗控制模块；所述线性闭环控制器的输出作为基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型的输入，所述基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型的输出作为控制复合被控对象产生期望输出的输入控制量，所述复合被控对象的输出作用于磁悬浮飞轮电池动态模型；所述零功耗控制模块的输入来自于磁悬浮飞轮电池动态模型的输出以及所述基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型的输出，所述零功耗控制模块的输出作用于所述线性闭环控制器。

2.根据权利要求1所述的基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池低功耗解耦控制器，其特征在于，所述复合被控对象包括：3/2变换模块与滞环比较器依次串接后连接磁悬浮飞轮电池动态模型、双极性开关功率放大器连接磁悬浮飞轮电池动态模型；所述3/2变换模块是将旋转坐标系中的坐标进行恒幅值变换到静止的两相垂直坐标系中，所述双极性开关功率放大器对输入的信号进行功率放大；

所述线性闭环控制器包括5个动态加速度模块和5个分数阶PD控制器切换模块。

3.根据权利要求1所述的基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池低功耗解耦控制器，其特征在于，所述磁悬浮飞轮电池动态模型的建立：结合飞轮电池稳定性分析结果，分析飞轮电池不同工况下的运行状态和参数变化规律，划定飞轮电池的运行区域为平稳运行、启动和加速、刹车与减速、转弯、爬坡、纵向振动，横向振动和俯仰振动，具体包括以下步骤：

步骤1首先用集中质量法建立仅与飞轮转子自身特性有关的磁悬浮飞轮电池静态模型；

步骤2再建立飞轮电池与等效基础的机械模型；

步骤3建立相应的PID控制器模型；

步骤4分析磁悬浮飞轮电池模型随汽车的不同运动情况，如平稳运行、启动和加速、刹车与减速、转弯、爬坡、纵向振动，横向振动和俯仰振动下的变化规律，得到在不同速度时，汽车在平稳运行、启动和加速、刹车与减速、转弯、爬坡、纵向振动、横向振动和俯仰振动的磁悬浮飞轮电池动态模型；

步骤5针对在不同速度时，汽车在平稳运行、启动和加速、刹车与减速、转弯、爬坡、纵向振动、横向振动和俯仰振动的数学模型作为模糊规则的经验约束模型，并修正数据样本，对磁悬浮飞轮电池动态模型进行修正；

步骤6磁悬浮飞轮电池动态模型经过坐标变换和线性放大以及抗干扰环节的作用，得到复合被控对象的数学模型，复合被控对象包括8个子复合被控对象，对应8种不同的工况平稳运行、启动和加速、刹车与减速、转弯、爬坡、纵向振动，横向振动和俯仰振动。

4.根据权利要求3所述的基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池低功耗解耦控制器，其特征在于，所述步骤1磁悬浮飞轮电池静态模型的建立方法包括：采用5自由度飞轮电池模型，由前径向轴承BMB、后径向轴承FMB、轴向轴承AMB组成；O为转子的质心，A为前径向轴承BMB的轴心，B为后径向轴承FMB的轴心，以质心为原点建立三维坐标系Oxyz，设转子质量为m，Jp为其极转动惯量，a为A点到质心的距离，b为B点到质心的距离，A点和B点之间的距离为l；

在任意时刻，设θx和θy分别为转子绕x轴和y轴旋转的角速度，转子在A点和B点，相对于平衡位置沿x轴和y轴方向上的位移分别为xa、ya、xb、yb，转子在z轴方向上的位移为z，设质心位置分别为x0、y0、z0，其中Fx1、Fx2、Fy1、Fy2、Fz分别是轴承在x、y、z上对转子的作用力；

则质心的位移为：

在Oxyz平面内的转角θx、θy为：仅与飞轮转子自身特性相关的的磁悬浮飞轮电池静态模型为：式中， 是x0、y0、z0、θx、θy的二阶导数。

5.根据权利要求4所述的基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池低功耗解耦控制器，其特征在于，所述步骤4中汽车在平稳运行、启动和加速、刹车与减速、转弯、爬坡、纵向振动、横向振动和俯仰振动的磁悬浮飞轮电池动态模型为：式中， 分别是x0、y0、z0、θx、θy的二阶导数，fx1、fx2、fy1、fy2、fz分别为车辆运动过程中姿态变化对飞轮转子的干扰力，fx1、fx2、fy1、fy2、fz是可变的，汽车在平稳运行、启动和加速、刹车与减速、转弯、爬坡、纵向振动，横向振动和俯仰振动时，fx1、fx2、fy1、fy2、fz取不同的数值；

所述步骤6中复合被控对象的数学模型为：式中，ζ1、ζ2、ζ3、ζ4、ζ5为偏差值。

6.根据权利要求3所述的基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池低功耗解耦控制器，其特征在于，步骤5中对动态转子动力学模型进行修正：采用的修正方法是基于子结构的有限元模型修正方法；具体是将整体结构有限元模型划分为多个独立子结构有限元模型，通过求解一个或几个发生变化的独立子结构特征解，并利用有限元模型修正；采用Lanczos算法从整体结构系统矩阵中计算结构特征解构建目标函数，将整体结构沿纵向分成10个子结构，在每一步迭代过程中，通过组集独立子结构的特征值求解整体结构的特征值，然后利用样机的动态试验和ADAMS仿真获取的物理参数的数据样本，重复修正模型的模态使其残差最小化。

7.根据权利要求1所述的基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池低功耗解耦控制器，其特征在于，所述基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型的构造方法包括：首先，根据神经网络的逼近逆模型的收敛速度和精度，在飞轮电池的不同运行工况下，如启动、加速、刹车、减速、转弯、爬坡，纵向振动，横向振动、俯仰振动，根据电动汽车用磁悬浮飞轮电池支承系统的动态模型受磁耦合、力耦合、磁饱和、漏磁、温升、转子偏心度、涡流、转速及动态负载参量的影响情况，形成模糊经验、并运用软集理论进行对模糊控制规则进行简化，在飞轮电池的不同运行工况下，根据模糊经验在线调整神经网络权值以补偿模型的偏差；

然后，离线训练基于软集理论方法的模糊神经网络实现复合被控对象模型的逆，即实现基于软集理论方法的模糊神经网络逆动态切换模型。

8.根据权利要求7所述的基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池低功耗解耦控制器，其特征在于，所述离线训练基于软集理论方法的模糊神经网络实现复合被控对象模型的逆的具体过程包括：

步骤1：数据采集

以实际工作范围内的随机信号为输入，实时测量转子位移信号，及时转换为转子质心处的平动的位移信号和转动的角度信号，采用高精度5点数值算法求取相应的一阶导数和二阶 对信号做规范化处理，组成基于软集理论的模糊神经网络的样本数据为

步骤2：构造决策表

决策表的条件属性定义为反应磁悬浮飞轮电池复合被控对象分别受影响下的平动的三自由度位移信号和二自由度转动角度信号、其一阶导数和二阶导数变化的统计量；而决策表的属性定义为反应磁悬浮飞轮电池复合被控对象电流参考值情况的统计量；

步骤3：数据预处理

为了使采集得到的数据适合软集数据挖掘，需要对原始数据进行预处理,主要包括三个方面：填充空缺值、数据的标准化处理以及数据的离线化处理；

其中填充空缺值是采用多重填补法，首先为缺失值产生一系列用来填充的数值，把这个系列的每一个值都用来填充，产生相对应的一系列完整的数据集合；再将这些经过填充过的数据集合使用完整数据的方法进行研究；最后把各个填充过的数据集合进行综合考量得出结论；

其中数据的标准化处理是采用标准差标准化，经过处理的数据符合标准正态分布，即均值为0，标准差为1，其转化函数为：其中 为所有样本xi数据的均值，s为所有样本数据的标准差；

其中数据的离线化处理采用HDFS，HDFS是一种分布式文件系统，提供离线文件的读取写入、删除操作；

步骤4：决策表属性约简

采用软集算法对属性进行约简，采用软集算法对采集的磁悬浮飞轮电池复合被控对象模型属性数据进行挖掘，选择Johnson算法对采集的磁悬浮飞轮电池符合对象模型属性数据进行挖掘；

步骤5：模糊神经网络训练

选择四层神经网络，输入为约简后的属性集中的属性值，输出为样本对应的决策属性，中间隐层单元数为5，遗忘因子λ＝0.98，SNR＝35db对模糊神经网络进行训练，选用的模糊神经网络为四层前馈网络，模糊神经网络第一层为输入层、模糊神经网络第二层神经元的作用是用来匹配经软集约简后的规则的前件，计算出每一个规则适用度，第二层节点数为最简规则表中规则的条数；模糊神经网络第三层神经元的作用是用来匹配经软集约简后规则的后件，此层代表规则的决策部分；模糊神经网络第四层为去模糊层，所实现的是清晰化运算；学习采用基于最小二乘法的多层神经网络训练方法，目标函数为基于指数加权局部最小二乘误差函数，需学习的参数为模糊神经网络第4层的局部最小二乘误差；构造好网络后，对网络进行训练。

9.根据权利要求1所述的基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池低功耗解耦控制器，其特征在于，所述线性闭环控制器的设计方法如下：对复合被控对象的输出x,y，z,θx,θy设计相应的5个PD控制器切换模块，每个PD控制器切换模块有8个PD控制器对应8种不同状态，当检测到控制电流在某一区间内，则启动相应的动态模型和PD控制器；模拟不同工况下的磁悬浮飞轮电池动态模型，在每个状态下调节参数比例系数kp、微分系数kd，使调节的参数适应不同的工况；针对PD控制器参数的整定，采用自适应模糊控制法，以误差e，误差变化de和误差变化的导数为输入，根据模糊控制原理对2个参数比例系数kp、微分系数kd进行在线修改，以满足误差e，误差变化de和误差变化的导数对控制参数的不同要求，使复合被控对象有良好的动、静态特性。

10.根据权利要求1所述的基于动态模型的电动汽车用磁悬浮飞轮电池低功耗解耦控制器，其特征在于，所述零功耗控制模块的构造方法如下：实时辨识出转子所受外力，求解出相应的转子铁心偏移位移和角度，即改变转子铁心的参考位移和角度，铁心平衡位置发生变化，利用偏置磁场产生的被动磁力与外力相抵消；

*

辨识当前时刻的外力通过飞轮电池的数学模型得到，实时采集励磁线圈的控制电流ix ,* * * *

iy ,iz ,ixθ,iyθ和磁悬浮飞轮电池动态模型的输出x,y,z，θx,θy，得到外力F的大小，将外力F输入低通滤波器，低通滤波器的作用是防止高频信号干扰控制系统，并在低通滤波器并联记忆模块将数据保持到下一个离散周期，低通滤波器输出为F’，由F’得到相应的转子铁心* * * * *

偏移位移x ,y ，z和角度θx ，θy ，即改变转子铁心的参考位移和角度，实时调整转子的铁心平衡位置，得到转子铁心所要偏移的位移表达式，铁心平衡位置改变，使转子周围的气隙不等，从而产生被动磁力与动态负载相抵消，使控制电流收敛为零。