【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线电能传输领域，特别是一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法。
技术介绍
1、无线电能传输wpt技术利用磁场、电场、激光或其他介质实现非接触式电能传输，具有灵活性、安全性、可靠等优点。特别是磁耦合无线电能传输mc-wpt技术是近年来的研究热点。传输距离一直是限制无线电能传输技术的关键问题。目前，能够提高传输距离的方法主要包括增加工作频率、增加中继线圈和优化阻抗。
2、在一些研究中，通过去除补偿网络，使系统以自共振状态运行。在这种情况下，提高了系统的工作频率，减少了补偿网络的功率损耗，从而提高了系统的电能传输能力。在一些研究中，增加了中继线圈，以延长发射级与接收级之间的传输距离，通常用于高压传输线在线监测设备的无线供电。然而，在高工作频率下的高功率电能传输受到限制，中继线圈占据了有效的电能传输空间，阻抗优化对传输距离的改善有限。随着传输距离的提高，耦合系数降低，传统的两线圈结构mc-wpt系统的传输功率和传输效率会大幅度降低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是提供一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法。用于解决现有技术中多中继供电系统发生偏移导致耦合系数k发生改变时不能保证系统恒压输出的技术问题。
2、一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，无线充电系统包括发射线圈、接收线圈，以及与发射线圈共面设置的第一中继线圈，以及与接收线圈共面设置的第二中继线圈，功率分配方法具体步骤如下：
4、s2：采集系统的期望输出电压，通过基于紧格式动态线性化无模型自适应控制的系统变频控制器对系统的输入频率进行控制，使输出电压趋近于期望输出电压。
5、作为优选，步骤s1中建立所述无线充电系统基于紧格式动态线性化无模型自适应控制的系统变频控制器的具体步骤为：
6、s1.1：构建所述无线充电系统输入频率与输出电压的离散时间非线性系统，并构建所述离散时间非线性系统所需满足的条件；
7、s1.2：根据无线充电系统的离散时间非线性系统和所需满足的条件构建紧格式动态线性化数据模型；
8、s1.3：分别设置紧格式动态线性化数据模型的参数估计准则函数和系统输入频率控制准则函数，通过函数计算系统的无模型自适应控制的估计器参数和输入频率参数。
9、作为优选，步骤s1.1中构建所述无线充电系统输入频率与输出电压的离散时间非线性系统，并构建所述离散时间非线性系统所需满足的条件的具体步骤为：
10、s1.1.1：构建所述无线充电系统输入频率与输出电压的离散时间非线性系统：
11、y(k+1)＝f(y(k),…,y(k-ny),u(k),…,u(k-nu)) (1)
12、式中，u(k)∈rm为k时刻的系统的输入频率，y(k)为k时刻的系统的输出电压，u(k)∈rm和分别作为y(k)∈rn系统的输入和输出，ny,nu是两个未知的整数；是未知的非线性函数；
13、s1.1.2：设定所述离散时间非线性系统满足：
14、除有限时刻点外，f(…)关于第(ny+2)个变量的偏导数是连续的，且除有限时刻点外，离散时间非线性系统满足广义lipschitz条件，即对任意k1≠k2，k1,k2≥0和u(k1)≠u(k2)有：
15、||y(k1+1)-y(k2+1)||≤b||u(k1)-y(k2)|| (2)
16、式中，y(ki+1)＝f(y(ki),…,y(ki-ny),u(ki)…,u(ki-nu))，i＝1、2，b>0是一个常数。
17、作为优选，步骤s1.2中根据无线充电系统的离散时间非线性系统和所需满足的条件构建紧格式动态线性化数据模型的具体方法为：
18、所述离散时间非线性系统对所有的k均满足||△u(k)||≠0，所述离散时间非线性系统的紧格式动态线性化数据模型为：
19、△y(k+1)＝φc(k)△u(k) (3)
20、式中，φc(k)为系统的伪分块雅可比矩阵，系统的伪分块雅可比矩阵φc(k)为无模型自适应控制的估计器参数，且φc(k)对任意时刻k有界，△y(k+1)为k+1时刻的输出电压y(k+1)与k时刻的输出电压y(k)的差值，△u(k)为k时刻的输入频率u(k)与k-1时刻的输入频率u(k-1)的差值。
21、作为优选，步骤s1.3中设置紧格式动态线性化数据模型的参数估计准则函数并通过函数计算系统的无模型自适应控制的估计器参数的具体方法为：
22、根据紧格式动态线性化数据模型，给出参数估计准则函数为：
23、
24、式中，μ>0是权重因子，为ppdφc(k-1)的估计值；
25、对参数估计准则函数关于φc(k)求极值，可得ppd估计算法为：
26、
27、式中，η∈(0,1]是加入的步长因子。
28、作为优选，设置系统输入频率控制准则函数，并通过函数计算系统输入频率参数的具体方法为：
29、根据紧格式动态线性化数据模型，给出系统输入频率控制准则函数为：
30、j(u(k))＝||y*(k+1)-y(k+1)||2+λ||u(k)-u(k-1)||2 (6)
31、其中，λ>0是权重因子，用于惩罚控制输入量过大的变化，y*(k+1)为k+1时刻系统的期望的输出电压，对u(k)求导，并令其等于零，得到：
32、
33、式中，步长因子ρ∈(0,1]，步长因子ρ的加入可使控制算法更具一般性。
34、作为优选，通过基于紧格式动态线性化无模型自适应控制的系统变频控制器对系统的输入频率进行控制的具体步骤为：
35、s2.1:采集无线电能传输系统当前k时刻的输入电压y(k)和k-1时刻的输入电压y(k-1)，以及当前k时刻系统的输出频率u(k)和k-1时刻系统的输出频率u(k-1)，以及k+1时刻系统的期望输出电压y*(k+1)；
36、s2.2:根据系统的紧格式动态线性化数据模型△y(k+1)＝φc(k)△u(k)计算k+1时刻系统输出电压的理论值y(k+1)：
37、y(k+1)＝φc(k)△u(k)+y(k) (8)；
38、s2.3:根据ppd估计算法对k+1时刻的系统的伪分块雅可比矩阵φc(k+1)进行计算，并根据φc(k+1)与k+1时刻系统的期望输出电压y*(k+1)和电压的理论值y(k+1)，对k本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，无线充电系统包括发射线圈、接收线圈，以及与发射线圈共面设置的第一中继线圈，以及与接收线圈共面设置的第二中继线圈，其特征在于，功率分配方法具体步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，其特征在于，步骤S1中建立所述无线充电系统基于紧格式动态线性化无模型自适应控制的系统变频控制器的具体步骤为：
3.如权利要求2所述的一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，其特征在于，步骤S1.1中构建所述无线充电系统输入频率与输出电压的离散时间非线性系统，并构建所述离散时间非线性系统所需满足的条件的具体步骤为：
4.如权利要求3所述的一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，其特征在于，步骤S1.2中根据无线充电系统的离散时间非线性系统和所需满足的条件构建紧格式动态线性化数据模型的具体方法为：
5.如权利要求4所述的一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，其特征在于，步骤S1.3中设置紧格式动态线性化
6.如权利要求5所述的一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，其特征在于，设置系统输入频率控制准则函数，并通过函数计算系统输入频率参数的具体方法为：
7.如权利要求6所述的一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，其特征在于，通过基于紧格式动态线性化无模型自适应控制的系统变频控制器对系统的输入频率进行控制的具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，无线充电系统包括发射线圈、接收线圈，以及与发射线圈共面设置的第一中继线圈，以及与接收线圈共面设置的第二中继线圈，其特征在于，功率分配方法具体步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，其特征在于，步骤s1中建立所述无线充电系统基于紧格式动态线性化无模型自适应控制的系统变频控制器的具体步骤为：
3.如权利要求2所述的一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制方法，其特征在于，步骤s1.1中构建所述无线充电系统输入频率与输出电压的离散时间非线性系统，并构建所述离散时间非线性系统所需满足的条件的具体步骤为：
4.如权利要求3所述的一种基于无模型自适应控制的无线电能传输系统变频控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐春森，王智慧，马骏，费迎军，胡宏晟，赵雷，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。