專利名稱：電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器的構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車領(lǐng)域，尤其是有關(guān)于一種基于支持向量機(jī)逆的電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器的構(gòu)造方法，為電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)的磁鏈檢測(cè)提供了新的辨識(shí)方法，適用于電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)的高性能實(shí)時(shí)控制。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)的高性能控制，通常采用矢量控制策略，為了發(fā)揮矢量控制優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)特性，必須解決電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)對(duì)參數(shù)的依賴問題，在諸多參數(shù)中，直接影響到矢量控制效果的則是磁鏈辨識(shí)環(huán)節(jié)。感應(yīng)電機(jī)磁鏈檢測(cè)可分為直接法和間接法。直接法是利用埋設(shè)在感應(yīng)電機(jī)中的探測(cè)線圈來獲得磁鏈信息，但是由于探測(cè)線圈的埋設(shè)過程存在著技術(shù)和工藝上的問題，加之受到氣隙齒諧波磁場(chǎng)的影響，磁鏈測(cè)量誤差較大，特別是在低速時(shí)磁鏈測(cè)量十分困難，因此磁鏈的直接檢測(cè)方法已經(jīng)很少采用。間接法是利用感應(yīng)電機(jī)內(nèi)現(xiàn)有的可測(cè)物理量經(jīng)過一定的運(yùn)算求得磁鏈值，目前常見的間接法主要有定子電壓電流磁鏈模型法、定子電流轉(zhuǎn)速磁鏈模型法、混合式磁鏈模型法、擴(kuò)展Kalman濾波磁鏈觀測(cè)模型法等。定子電壓電流磁鏈模型法利用定子反電動(dòng)勢(shì)來求得定子磁鏈，在高速時(shí)可以獲得較高的檢測(cè)精度，然而在低速時(shí)容易受到電機(jī)參數(shù)偏差的影響，而且誤差不收斂，零速時(shí)，由于定子電壓為零，因此無法使用此方法；定子電流轉(zhuǎn)速磁鏈模型法利用轉(zhuǎn)子磁鏈方程建立定子電流、轉(zhuǎn)速與磁鏈之間的關(guān)系，從而求得磁鏈，該方法可以克服低速時(shí)定子電壓電流磁鏈模型法容易受參數(shù)偏差影響的不足，但是由于引入了轉(zhuǎn)子電阻、定子電感及漏感等參數(shù)，使得該方法的魯棒性有所降低；混合式磁鏈模型法綜合了定子電壓電流磁鏈模型法和定子電流轉(zhuǎn)速磁鏈模型法的優(yōu)點(diǎn)，使感應(yīng)電機(jī)在高速時(shí)使用定子電壓電流磁鏈模型法，而在低速時(shí)采用定子電流轉(zhuǎn)速磁鏈模型法，但是由此帶來了感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行中模型切換的問題；擴(kuò)展Kalman濾波磁鏈觀測(cè)模型法本質(zhì)上是一種全狀態(tài)或降維觀測(cè)模型，具有抗參數(shù)變化，以及測(cè)量噪聲能力強(qiáng)的特點(diǎn)，但模型誤差中的狀態(tài)矩陣和電機(jī)參數(shù)有密切關(guān)系，需要設(shè)置準(zhǔn)確的噪聲矩陣。由此可見，間接法獲得磁鏈與感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)有關(guān)，而感應(yīng)電機(jī)參數(shù)又容易受到工作環(huán)境、負(fù)載變化、噪聲干擾等影響，這使得精確獲得感應(yīng)電機(jī)磁鏈變得十分困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器構(gòu)造方法，可在全速范圍內(nèi)快速準(zhǔn)確地觀測(cè)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)的磁鏈，為感應(yīng)電機(jī)矢量控制提供精確的磁鏈信息，提高電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)的工作性能。本發(fā)明的上述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)，從屬權(quán)利要求以另選或有利的方式發(fā)展獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出一種電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器構(gòu)造方法，包括以下步驟
I)構(gòu)造電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)的內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)，所述電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)的輸入變量為定子電壓Ua和110，輸出變量為定子電流1、％和轉(zhuǎn)速ω^所述內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的輸入變量為待測(cè)磁鏈Ψα和Ψ 0，輸出變量為感應(yīng)電機(jī)定子電壓ua、ue、定子電流ia、ie、轉(zhuǎn)速、以及定子電流的一階導(dǎo)數(shù)C β'2)建立所述內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)，該電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)的輸入為所述內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的七個(gè)輸出變量、輸出為所述待測(cè)磁鏈Ψα和V e ;3)采用具有七個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的支持向量機(jī)以及兩個(gè)微分器S構(gòu)成支持向量機(jī)逆，該支持向量機(jī)逆的輸入分別為所述電壓ua、ue、定子電流ia、ie和轉(zhuǎn)速ωρ輸出為所述待測(cè)磁鏈Va和Ve ;4)對(duì)所述支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，調(diào)整并確定支持向量機(jī)的向量系數(shù)和閾值以實(shí)現(xiàn)所述電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)；5)將所述支持向量機(jī)逆串接于所述電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)之后構(gòu)造成磁鏈觀測(cè)器。由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果在于1.基于支持向量機(jī)與逆系統(tǒng)相結(jié)合的方法，利用支持向量機(jī)對(duì)線性和非線性函數(shù)的強(qiáng)大逼近能力，突破解析逆系統(tǒng)方法在實(shí)際應(yīng)用中的瓶頸。采用支持向量機(jī)來構(gòu)造內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的逆模型，不需要求解出內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的逆模型的精確解析表達(dá)式，很好地克服了傳統(tǒng)解析逆系統(tǒng)方法對(duì)數(shù)學(xué)模型的強(qiáng)依賴性，有利于工程實(shí)現(xiàn)。2.依據(jù)本發(fā)明的 電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器所需要的輸入信號(hào)均是實(shí)際工程中易于直接測(cè)得的變量，支持向量機(jī)逆算法本身可以通過軟件編程實(shí)現(xiàn)，采用本發(fā)明的磁鏈觀測(cè)器，省略了磁鏈直接檢測(cè)法中利用的探測(cè)線圈，且不需要對(duì)電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)本體進(jìn)行任何其它改動(dòng)，易于在工程上實(shí)現(xiàn)，并且實(shí)現(xiàn)費(fèi)用低，安全可靠。


圖1為本發(fā)明較優(yōu)實(shí)施例的由電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)構(gòu)造內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的示意圖。圖2為由圖1實(shí)施例電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)構(gòu)成原理圖。圖3為支持向量機(jī)逆的構(gòu)成示意圖。圖4為圖3支持向量機(jī)逆與電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)構(gòu)造觀測(cè)器的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。如圖1至圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的較優(yōu)實(shí)施例，總體來說，基于支持向量機(jī)逆的電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器，通過如下的方法來構(gòu)造首先基于電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)11的數(shù)學(xué)模型建立內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)12的數(shù)學(xué)模型，該內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)12的輸入量與輸出量之間滿足電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)11數(shù)學(xué)模型所確定的變量約束關(guān)系；
接著建立內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)12的逆模型，即電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)22 ；再采用支持向量機(jī)31和兩個(gè)微分器S構(gòu)成具有五個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)、兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)12的支持向量機(jī)逆32，支持向量機(jī)31具有七個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)；再通過調(diào)整支持向量機(jī)31的向量系數(shù)和閾值，使支持向量機(jī)逆32實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)22的功能；最后將支持向量機(jī)逆32串接于電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)11之后構(gòu)造成磁鏈觀測(cè)器，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈的實(shí)時(shí)檢測(cè)。下面將結(jié)合圖1至圖4詳細(xì)說明本發(fā)明較優(yōu)實(shí)施例的基于支持向量機(jī)逆的電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器的構(gòu)造原理和方式。步驟1:構(gòu)造電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)的內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)參考圖1,電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)11的兩個(gè)輸入變量為定子電壓Ua和U0 ,三個(gè)輸出變量為定子電流ia、ie和轉(zhuǎn)速ω-內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)12的兩個(gè)輸入變量為待測(cè)磁鏈Ψα和Ψ0，七個(gè)輸出變量為感應(yīng)電機(jī)的可測(cè)變量定子電壓Ua、U0、定子電流ia、ie、轉(zhuǎn)速
以及可測(cè)變量定子電流的一階導(dǎo)數(shù)4、 β'對(duì)電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)11構(gòu)造內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)12的數(shù)學(xué)模型，電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)11在兩相靜止α -β坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器的構(gòu)造方法，其特征在于，包括以下步驟 1)構(gòu)造電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)的內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)，所述電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)的輸入變量為定子電壓 和化，輸出變量為定子電流和轉(zhuǎn)速《 “所述內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的輸入變量為待測(cè)磁鏈Ψ α和，輸出變量為感應(yīng)電機(jī)定子電壓 、化、定子電流八、&、轉(zhuǎn)速 '以及定子電流的一階導(dǎo)數(shù) 2)建立所述內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)，該電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)的輸入為所述內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的七個(gè)輸出變量，輸出為所述待測(cè)磁鏈Ψα和ψ P ； 3)米用支持向量機(jī)和第一、第二微分器來構(gòu)建支持向量機(jī)逆，該支持向量機(jī)逆的輸入變量分別為所述定子電壓&、化、定子電流U、 β和轉(zhuǎn)速OJr,輸出變量為所述待測(cè)磁鏈 和 Ψ e ·' 4)對(duì)所述支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得所述支持向量機(jī)的向量系數(shù)和閾值以實(shí)現(xiàn)所述電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)； 5 )將所述支持向量機(jī)逆串接于所述電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)之后構(gòu)造成磁鏈觀測(cè)器。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器的構(gòu)造方法，其特征在于，步驟3)中，所述支持向量機(jī)的第一、第二和第三輸入變量分別為所述支持向量機(jī)逆的輸入變量中的定子電壓…和定子電流，第四輸入變量為所述定子電流八經(jīng)過所述第一微分器的輸出，第五輸入變量為所述支持向量機(jī)逆的輸入變量中的定子電流ia，第六輸入變量為所述定子電流八經(jīng)過所述第二微分器的輸出；第七輸入變量為所述支持向量機(jī)逆的輸入變量中的轉(zhuǎn)速所述支持向量機(jī)的輸出變量為所述待測(cè)磁鏈Ψα和ΨΡ。
3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器的構(gòu)造方法，其特征在于，步驟4)中，所述支持向量機(jī)的向量系數(shù)和閾值的確定方法為先將定子電壓^^加在所述電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)的輸入端，采集定子電流W、、轉(zhuǎn)速以及磁鏈Ψ α、Ψ β ;再分別將定子電流iff、&離線求其一階導(dǎo)數(shù)，組成支持向量機(jī)的訓(xùn)練樣本集；并選取高斯核函數(shù)作為支持向量機(jī)的核函數(shù)，選取合適的正則化參數(shù)及核寬度，對(duì)支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，從而確定支持向量機(jī)的向量系數(shù)和閾值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于支持向量機(jī)逆的電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈觀測(cè)器的構(gòu)造方法，首先構(gòu)造電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)的內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)，再建立內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)，接著采用支持向量機(jī)和微分器來構(gòu)建支持向量機(jī)逆，并對(duì)支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得支持向量機(jī)的向量系數(shù)和閾值以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈逆系統(tǒng)，最后將支持向量機(jī)逆串接于電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)原系統(tǒng)之后構(gòu)造成磁鏈觀測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)磁鏈的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，為感應(yīng)電機(jī)矢量控制提供精確的磁鏈信息，提高電動(dòng)汽車感應(yīng)電機(jī)的工作性能。
文檔編號(hào)H02P21/13GK103051275SQ20121049060
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者陳龍, 孫曉東, 江浩斌, 楊澤斌, 徐興, 盤朝奉 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)