[發明專利]一種直線永磁游標電機的解耦控制方法

有效

• 申請號: 201610254573.6
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105790661B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 趙文祥;陳曉;邱先群;胡德水;潘小云
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.改進回歸支持向量機廣義逆的直線永磁游標電機的解耦控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據可逆性原理和Interactor算法證明所控制的直線永磁游標電機的可逆性，得出相對應的直線永磁游標電機的Jacobi矩陣和廣義逆系統表達式；

步驟2：施加足夠豐富的隨機方波信號激勵系統，獲得足夠豐富的訓練用數據；根據廣義逆系統理論需要計算廣義逆系統的輸出d軸電流i_d和初級速度v的廣義導數，由此獲得的數據集i_d，(a₁₀+a₁₁s)i_d，v，sv，(a₂₀+a₂₁s+a₂₂s²)v經歸一化后，和激勵信號d、q軸電壓u_d，u_q一起構成改進回歸支持向量機的訓練樣本，其中，a₁₀、a₁₁、a₂₀、a₂₁、a₂₂為傳遞函數的系數；

步驟3：由于支持向量機的結構決定了它只能是多入單出的結構，則對于直線永磁游標電機調速系統這一多輸入多輸出系統，需要兩個改進回歸支持向量機；首先確定改進回歸支持向量機的參數結構，根據系統的控制要求，選擇核函數、懲罰參數C和不敏感損失函數系數ε和松弛變量ξ_i、ξ_i^*；然后使用樣本在MATLAB平臺離線訓練，獲得相應的輸入向量系數α和閥值b，構成直線永磁游標電機的改進回歸支持向量機廣義逆系統，根據當前的輸入，逼近改進回歸支持向量機廣義逆系統的輸出；

步驟3中改進回歸支持向量機的構建過程為：傳統支持向量機的回歸問題可以轉化為求解下式中的最優化問題：

其中，w為函數的廣義參數，x_i、y_i為訓練樣本，C為懲罰參數，ξ_i、ξ_i^*為松弛變量，b為閥值；

首先使用連續過松弛方法，在式(1)中加入b²/2,從而消去在二次規劃的等式約束項；然后對傳統支持相量機模型進行嚴格凸二次規劃處理，把式(1)中的ξ_i、ξ_i^*變成ξ_i²、ξ_i^*2，從而消去了式(1)中ξ_i、ξ_i^*大于0的約束項和拉格朗日乘子不等式約束的上界條件；式(2)為改進支持向量機的表達式：

其中，為一種非線性變換函數，k∈[0,1]可以調制支持向量的數量，C為懲罰參數，w為函數的廣義參數，ξ_i、ξ_i^*為松弛變量，b為閥值，不敏感損失函數系數ε；

利用拉格朗日乘子法求解凸二次規劃問題，定義拉格朗日函數為：

當式(3)中的優化問題滿足K.K.T條件時，即這一非線性規劃問題存在最優解，通過分別求拉格朗日函數關于各個變量的極值點，獲得變量之間其它關系方程，將式(3)的優化問題轉化為如下的二次規劃最優化問題：

其中，K(x_i,x_j)為核函數,對比式(4)和式(1)可以發現優化問題的約束條件有所減少，因此這種改進支持相量機算法是有效的；最終求解得到的決策函數表達式如下：

步驟4：將獲得的改進回歸支持向量機廣義逆系統與原系統結合，構成偽線性系統，實現原非線性系統的解耦；在Simulink中搭建出偽線性系統，同時通過附加兩個PI控制器，實現d軸電流i_d和初級速度v的閉環，增強系統魯棒性。

2.根據權利要求1所述的改進回歸支持向量機廣義逆的直線永磁游標電機的解耦控制方法，其特征在于，所述步驟1中，

直線永磁游標電機的Jacobi矩陣為：

式中：L_d為d軸電感；ψ_f為永磁磁鏈幅值；τ_s為次級極距；M為電機的初級質量；

廣義逆系統的表達式為：

式中，y₁、y₂分別為直線永磁游標電機的輸出i_d和v，

選取u_d、u_q作為電機的輸入：

u＝[u₁,u₂]^T＝[u_d,u_q]^T

選取i_d、i_q和v作為狀態變量：

x＝[x₁,x₂,x₃]^T＝[i_d,i_q,v]^T。