專利名稱：電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器的構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車領(lǐng)域，尤其是有關(guān)于一種基于支持向量機逆的電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器的構(gòu)造方法，為電動汽車感應(yīng)電機的磁鏈檢測提供了新的辨識方法，適用于電動汽車感應(yīng)電機的高性能實時控制。
背景技術(shù)：
為了實現(xiàn)電動汽車驅(qū)動用感應(yīng)電機的高性能控制，通常采用矢量控制策略，為了發(fā)揮矢量控制優(yōu)良的動靜態(tài)特性，必須解決電動汽車感應(yīng)電機對參數(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環(huán)節(jié)。感應(yīng)電機磁鏈檢測可分為直接法和間接法。直接法是利用埋設(shè)在感應(yīng)電機中的探測線圈來獲得磁鏈信息，但是由于探測線圈的埋設(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的影響，磁鏈測量誤差較大，特別是在低速時磁鏈測量十分困難，因此磁鏈的直接檢測方法已經(jīng)很少采用。間接法是利用感應(yīng)電機內(nèi)現(xiàn)有的可測物理量經(jīng)過一定的運算求得磁鏈值，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、擴展Kalman濾波磁鏈觀測模型法等。定子電壓電流磁鏈模型法利用定子反電動勢來求得定子磁鏈，在高速時可以獲得較高的檢測精度，然而在低速時容易受到電機參數(shù)偏差的影響，而且誤差不收斂，零速時，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，使感應(yīng)電機在高速時使用定子電壓電流磁鏈模型法，而在低速時采用定子電流轉(zhuǎn)速磁鏈模型法，但是由此帶來了感應(yīng)電機運行中模型切換的問題；擴展Kalman濾波磁鏈觀測模型法本質(zhì)上是一種全狀態(tài)或降維觀測模型，具有抗參數(shù)變化，以及測量噪聲能力強的特點，但模型誤差中的狀態(tài)矩陣和電機參數(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)電機的參數(shù)有關(guān)，而感應(yīng)電機參數(shù)又容易受到工作環(huán)境、負載變化、噪聲干擾等影響，這使得精確獲得感應(yīng)電機磁鏈變得十分困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器構(gòu)造方法，可在全速范圍內(nèi)快速準(zhǔn)確地觀測電動汽車驅(qū)動用感應(yīng)電機的磁鏈，為感應(yīng)電機矢量控制提供精確的磁鏈信息，提高電動汽車感應(yīng)電機的工作性能。本發(fā)明的上述目的通過獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征實現(xiàn)，從屬權(quán)利要求以另選或有利的方式發(fā)展獨立權(quán)利要求的技術(shù)特征。為達成上述目的，本發(fā)明提出一種電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器構(gòu)造方法，包括以下步驟
I)構(gòu)造電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)的內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)，所述電動汽車感應(yīng)電機原系統(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)的輸入變量為待測磁鏈Ψα和Ψ 0，輸出變量為感應(yīng)電機定子電壓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)的電動汽車感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)，該電動汽車感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)的輸入為所述內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的七個輸出變量、輸出為所述待測磁鏈Ψα和V e ;3)采用具有七個輸入節(jié)點和兩個輸出節(jié)點的支持向量機以及兩個微分器S構(gòu)成支持向量機逆，該支持向量機逆的輸入分別為所述電壓ua、ue、定子電流ia、ie和轉(zhuǎn)速ωρ輸出為所述待測磁鏈Va和Ve ;4)對所述支持向量機進行訓(xùn)練，調(diào)整并確定支持向量機的向量系數(shù)和閾值以實現(xiàn)所述電動汽車感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)；5)將所述支持向量機逆串接于所述電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)之后構(gòu)造成磁鏈觀測器。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.基于支持向量機與逆系統(tǒng)相結(jié)合的方法，利用支持向量機對線性和非線性函數(shù)的強大逼近能力，突破解析逆系統(tǒng)方法在實際應(yīng)用中的瓶頸。采用支持向量機來構(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式，很好地克服了傳統(tǒng)解析逆系統(tǒng)方法對數(shù)學(xué)模型的強依賴性，有利于工程實現(xiàn)。2.依據(jù)本發(fā)明的 電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器所需要的輸入信號均是實際工程中易于直接測得的變量，支持向量機逆算法本身可以通過軟件編程實現(xiàn)，采用本發(fā)明的磁鏈觀測器，省略了磁鏈直接檢測法中利用的探測線圈，且不需要對電動汽車感應(yīng)電機本體進行任何其它改動，易于在工程上實現(xiàn)，并且實現(xiàn)費用低，安全可靠。


圖1為本發(fā)明較優(yōu)實施例的由電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)構(gòu)造內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的示意圖。圖2為由圖1實施例電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)的感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)構(gòu)成原理圖。圖3為支持向量機逆的構(gòu)成示意圖。圖4為圖3支持向量機逆與電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)構(gòu)造觀測器的示意圖。
具體實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)實施例，總體來說，基于支持向量機逆的電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器，通過如下的方法來構(gòu)造首先基于電動汽車感應(yīng)電機原系統(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汽車感應(yīng)電機原系統(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，即電動汽車感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)22 ；再采用支持向量機31和兩個微分器S構(gòu)成具有五個輸入節(jié)點、兩個輸出節(jié)點的內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)12的支持向量機逆32，支持向量機31具有七個輸入節(jié)點和兩個輸出節(jié)點；再通過調(diào)整支持向量機31的向量系數(shù)和閾值，使支持向量機逆32實現(xiàn)電動汽車感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)22的功能；最后將支持向量機逆32串接于電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)11之后構(gòu)造成磁鏈觀測器，即可實現(xiàn)對電動汽車感應(yīng)電機磁鏈的實時檢測。下面將結(jié)合圖1至圖4詳細說明本發(fā)明較優(yōu)實施例的基于支持向量機逆的電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器的構(gòu)造原理和方式。步驟1:構(gòu)造電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)的內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)參考圖1,電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)11的兩個輸入變量為定子電壓Ua和U0 ,三個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的兩個輸入變量為待測磁鏈Ψα和Ψ0，七個輸出變量為感應(yīng)電機的可測變量定子電壓Ua、U0、定子電流ia、ie、轉(zhuǎn)速
以及可測變量定子電流的一階導(dǎo)數(shù)4、 β'對電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)11構(gòu)造內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)12的數(shù)學(xué)模型，電動汽車感應(yīng)電機原系統(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
1.一種電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器的構(gòu)造方法，其特征在于，包括以下步驟 1)構(gòu)造電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)的內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)，所述電動汽車感應(yīng)電機原系統(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)的輸入變量為待測磁鏈Ψ α和，輸出變量為感應(yīng)電機定子電壓 、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)的電動汽車感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)，該電動汽車感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)的輸入為所述內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的七個輸出變量，輸出為所述待測磁鏈Ψα和ψ P ； 3)米用支持向量機和第一、第二微分器來構(gòu)建支持向量機逆，該支持向量機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磁鏈 和 Ψ e ·' 4)對所述支持向量機進行訓(xùn)練，獲得所述支持向量機的向量系數(shù)和閾值以實現(xiàn)所述電動汽車感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)； 5 )將所述支持向量機逆串接于所述電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)之后構(gòu)造成磁鏈觀測器。
2.如權(quán)利要求1所述的電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器的構(gòu)造方法，其特征在于，步驟3)中，所述支持向量機的第一、第二和第三輸入變量分別為所述支持向量機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逆的輸入變量中的轉(zhuǎn)速所述支持向量機的輸出變量為所述待測磁鏈Ψα和ΨΡ。
3.如權(quán)利要求1所述的電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器的構(gòu)造方法，其特征在于，步驟4)中，所述支持向量機的向量系數(shù)和閾值的確定方法為先將定子電壓^^加在所述電動汽車感應(yīng)電機原系統(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)，組成支持向量機的訓(xùn)練樣本集；并選取高斯核函數(shù)作為支持向量機的核函數(shù)，選取合適的正則化參數(shù)及核寬度，對支持向量機進行訓(xùn)練，從而確定支持向量機的向量系數(shù)和閾值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于支持向量機逆的電動汽車感應(yīng)電機磁鏈觀測器的構(gòu)造方法，首先構(gòu)造電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)的內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)，再建立內(nèi)含磁鏈子系統(tǒng)的電動汽車感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)，接著采用支持向量機和微分器來構(gòu)建支持向量機逆，并對支持向量機進行訓(xùn)練，獲得支持向量機的向量系數(shù)和閾值以實現(xiàn)電動汽車感應(yīng)電機磁鏈逆系統(tǒng)，最后將支持向量機逆串接于電動汽車感應(yīng)電機原系統(tǒng)之后構(gòu)造成磁鏈觀測器，實現(xiàn)對電動汽車感應(yīng)電機磁鏈的在線實時檢測，為感應(yīng)電機矢量控制提供精確的磁鏈信息，提高電動汽車感應(yīng)電機的工作性能。
文檔編號H02P21/13GK103051275SQ20121049060
公開日2013年4月17日 申請日期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 申請人:江蘇大學(xué)