一種基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈在線建模方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種開關(guān)磁阻電機(jī)的極限學(xué)習(xí)機(jī)磁鏈在線建模方法，屬于開關(guān)磁阻電機(jī)智能控制的【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明基于開關(guān)磁阻電機(jī)的靜態(tài)數(shù)據(jù)集，采用極限學(xué)習(xí)機(jī)，建立開關(guān)磁阻電機(jī)的磁鏈離線模型，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)誤差實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，建立開關(guān)磁阻電機(jī)的磁鏈在線模型，磁鏈在線模型具有實(shí)時(shí)在線提高磁鏈模型準(zhǔn)確度的功能，能夠更加準(zhǔn)確的描述開關(guān)磁阻電機(jī)動(dòng)態(tài)性能，適應(yīng)開關(guān)磁阻電機(jī)的不同工作環(huán)境。
【專利說明】 —種基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈在線建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈在線建模方法，屬于開關(guān)磁阻電機(jī)智能控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磁鏈特性是開關(guān)磁阻電機(jī)的重要特性。由于開關(guān)磁阻電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)及運(yùn)行時(shí)磁路深飽和等特點(diǎn)，精確掌握磁鏈特性對于優(yōu)化電機(jī)設(shè)計(jì)、改善運(yùn)行性能、實(shí)現(xiàn)無位置傳感等都具有重要意義。開關(guān)磁阻電機(jī)的磁鏈特性可通過有限元計(jì)算或?qū)嶒?yàn)測量的方法得到。有限元方法考慮因素復(fù)雜，計(jì)算量大，因此實(shí)測法依然是目前獲取磁鏈特性的主要方法。
[0003]開關(guān)磁阻電機(jī)的定子磁鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)子位置和繞組電流的非線性函數(shù)，建立精確而實(shí)用的磁鏈模型頗受關(guān)注。傳統(tǒng)的查表法雖然具有較高的精度，但計(jì)算周期長，無法滿足實(shí)時(shí)控制和電機(jī)設(shè)計(jì)快速建模的要求。函數(shù)解析法可以在一定程度上優(yōu)化系統(tǒng)性能，但對負(fù)載及環(huán)境變化的適應(yīng)性不強(qiáng)。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)算法在開關(guān)磁阻電機(jī)建模中的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)被提出的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈建模方法有:BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等，而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈建模需要大量數(shù)據(jù)才能實(shí)現(xiàn)，且學(xué)習(xí)速度慢；在無智能算法(如粒子群算法、遺傳算法等)對支持向量機(jī)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的情況下，支持向量機(jī)學(xué)習(xí)得到的磁鏈模型精度一般；極限學(xué)習(xí)機(jī)是一種單隱層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)的磁鏈建模過程中無需大量數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)“極端”迅速，且得到的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈模型精度很高，以上原因使得基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈建模方法，具有很高的研究價(jià)值。同時(shí)，現(xiàn)有的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈建模基本是離線建模，得到的磁鏈離線模型難以適應(yīng)開關(guān)磁阻電機(jī)工作環(huán)境的改變，部分學(xué)者在開關(guān)磁阻電機(jī)的磁鏈在線建模方面做出了研究，其中有一種方法是:以預(yù)先建立好的磁鏈離線模型對開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果與開關(guān)磁阻電機(jī)實(shí)時(shí)的磁鏈數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，得到預(yù)先建立好的磁鏈離線模型實(shí)時(shí)預(yù)測誤差，根據(jù)實(shí)時(shí)的磁鏈預(yù)測誤差在線重新建立磁鏈模型，該方法的有效性必然會(huì)要求:在線的開關(guān)磁阻電機(jī)重新建模過程需要快速實(shí)現(xiàn)，這點(diǎn)要求在開關(guān)磁阻電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)尤為突出，而該磁鏈在線建模方法使用的是學(xué)習(xí)速度較慢、需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，很大程度上限制了該磁鏈在線建模方法在開關(guān)磁阻電機(jī)于較高速、高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的應(yīng)用，極限學(xué)習(xí)機(jī)便很好的解決了這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈在線建模方法。
[0005]開關(guān)磁阻電機(jī)繞組磁鏈的離散積分公式如下:
[0006]Ψ (k) = Ψ (k-1) +0.5T [u (k) -ri (k) +u (k~l) -ri (k-1) ] (I)
[0007]式(I)中，
[0008]ψ相繞組磁鏈值，
[0009]u相繞組端電壓，[0010]T采樣周期，
[0011]i相電流，
[0012]r相繞組內(nèi)阻，
[0013]k米樣點(diǎn)序號(hào)。
[0014]開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈模型建立所需的磁鏈數(shù)據(jù)獲取，是基于現(xiàn)已發(fā)表公開的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈特性檢測系統(tǒng)，其采用階躍電壓測量相繞組的電壓與電流，核心是DSP。驅(qū)動(dòng)線路模塊中，220V交流電壓經(jīng)過變壓器降壓、四個(gè)二極管的簡易整流器整流后得到所需要的直流電壓；為維持電壓恒定并防止電源和繞組構(gòu)成LC電路振蕩，在電源后并聯(lián)一個(gè)較大容值的電解電容C，刀閘S閉合時(shí)為電容C充電；二極管VD用于在MOS開關(guān)管斷開時(shí)為相繞組續(xù)流；R為限流電阻，防止繞組電流過大燒毀器件。檢測線路模塊中，RpR2用于相繞組端電壓測量，阻值較大，使得RpR2線路電流較小，以致對其他線路影響可以忽略不計(jì)；R。為電流采樣電阻。電機(jī)轉(zhuǎn)子末端固定一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，實(shí)時(shí)地將電機(jī)轉(zhuǎn)子角位置轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。若將R2、&兩端電壓分別記為u2、u。，則式⑴可改寫為:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈在線建模方法，其特征在于包括如下步驟: 1)使用以DSP為核心的開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈特性檢測系統(tǒng)采集開關(guān)磁阻電機(jī)(3)的靜態(tài)數(shù)據(jù)，得到靜態(tài)數(shù)據(jù)集，利用極限學(xué)習(xí)機(jī)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練方法離線建立開關(guān)磁阻電機(jī)(3)的磁鏈模型； 2)開關(guān)磁阻電機(jī)(3)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，采集開關(guān)磁阻電機(jī)(3)的實(shí)時(shí)磁鏈數(shù)據(jù)，與已經(jīng)建立好的開關(guān)磁阻電機(jī)(3)的磁鏈模型所預(yù)測的磁鏈數(shù)據(jù)Vkl進(jìn)行對比，依據(jù)公式
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103886131SQ201410063601
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】孫玉坤, 胡文宏, 朱志瑩, 張新華 申請人:江蘇大學(xué)