【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无轴承永磁同步电机，具体是一种基于最小二乘支持向量机的外转子无铁心无轴承永磁同步电机的无位移传感器构造方法，适用于对外转子无铁心无轴承永磁同步电机的高性能控制。
技术介绍
1、外转子无铁心无轴承永磁同步电机是将无轴承技术和无铁心技术应用于普通外转子永磁同步电机的一种新型电机，在永磁同步电机基础上，将产生径向悬浮力的磁轴承绕组线圈和电机定子绕组叠压在一起，实现电机的无轴承化，并将电机的定子材料由原来的导磁材料替换为不导磁的材料，实现电机的无铁心化。外转子无铁心无轴承永磁同步电机不仅具有永磁同步电机效率高、功率因数高、体积小、重量轻、控制性能好等优点，而且具有磁轴承无摩擦、无磨损、不需润滑、高转高精等优点，更使得无轴承永磁同步电机的涡流和磁阻损耗降低，从而使其在航空航天、飞轮储能等特殊领域具有广泛的应用前景。
2、实现外转子无铁心无轴承永磁同步电机转子的稳定运行的关键在于对转子径向位移的精确检测，目前对于转子位移检测通常采用的是机械式电涡流传感器，但带来的不可避免的缺陷，主要在于增加了电机的体积，降低了电机的功率密度，影响了电机结构整体性，维护困难，同时高速高精度的传感器造价不菲，这又会增加电机运行控制的成本，并制约了外转子无铁心无轴承永磁同步电机的推广应用。
3、中国专利公开号为cn101667799a、名称为“永磁型外转子无铁心无轴承永磁同步电机无径向位移传感器控制方法”的文献中公开的无径向位移传感器，采用了模型参考自适应的方法实现对径向位移的检测，但是模型参考自适应方法所需要采集的变量
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术公开了一种外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器的构造方法，采用改进的飞蛾扑火优化最小二乘支持向量机左逆系统，收敛精度高，可以有效准确地实现外转子无铁心无轴承永磁同步电机转子的位移检测，减少电机体积和制造成本，提高控制精度。
2、本专利技术所采用的技术方案是包括以下步骤：
3、步骤1)：建立外转子无铁心无轴承永磁同步电机的仿真模型，输入随机的电压ubd-0，ubq-0，得到磁链ψbd-0，ψbq-0及其一阶微分以为输入样本，径向位移的d-q轴分量{xd-0，yq-0}为输出样本，得到样本集y＝{xd-0，yq-0}；
4、步骤2)：将样本集x、y的70％作为训练样本xtrain、ytrain输入到支持向量机训练模块，剩余的30％作为测试样本xtest、ytest输入到imfo参数优化模块；
5、步骤3)：在所述的imfo参数优化模块中初始化飞蛾种群，采用所述的测试样本xtest，ytest进行种群适应度评估；
6、选取飞蛾种群适应度值排名前50的飞蛾并将飞蛾位置赋值给火焰群；
7、进行火焰数量更新；
8、将飞蛾位置与火焰位置按适应度值进行排序，将适应度值排序靠前的火焰群设置为下一代火焰群；
9、引入动态惯性权重t为当前迭代次数，t为总迭代次数；
10、更新动态惯性权重，进行飞蛾位置更新；
11、在飞蛾位置更新后飞蛾群执行一次lévy飞行，飞行后进行迭代寻优，迭代终止后输出最优火焰位置坐标，即最优惩罚系数c和核宽度δ；将最优惩罚系数c和核宽度δ输入所述的支持向量机训练模块；
12、步骤4)：所述的支持向量机训练模块根据所述的训练集xtrain，ytrain计算出回归误差，基于所述的回归误差和最优惩罚系数c与核宽度δ，输出转子实际径向位移d-q轴分量。
13、进一步地，所述的适应度值y(xtest(i))为测试集的回归值；m为测试集的样本数；i＝1.2…m。
14、进一步地，火焰数量更新式为fmin为当前最小火焰数量，n为最大火焰数量。
15、进一步地，所述的飞蛾位置更新式为mi表示第i个飞蛾；fj表示第j个火焰；s表示螺旋函数；di表示第i个飞蛾到第j个火焰的距离；b是一个定义对数螺旋线形状的常数；η是[－1,1]之间的随机数；ω是动态惯性权重。
16、更进一步地，用式对飞蛾群执行一次lévy飞行，为第i只个体第t+1次的位置；为第i只个体第t次的位置；α是步长控制量；表示点乘；levy(β)为随机搜索。
17、更进一步地，lévy服从概率分布levy(β)～u＝t0-β，其中t0为lévy飞行时间，u和v服从标准正态分布：β＝1.5；г是一个标准的伽玛函数，正态分布的方差
18、本专利技术的优点在于：
19、1、本专利技术基于外转子无铁心无轴承永磁同步电机内含传感器的左逆性分析，结合最小二乘支持向量机采用等式约束替代不等式约束，求解过程转化为线性问题优点，并采用改进的飞蛾扑火算法优化最小二乘支持向量机参数构建，它使用磁链观测器得到的电机磁链信号作为输入，通过最小二乘支持向量机左逆系统得到电机转子位移信号，为外转子无铁心无轴承永磁同步电机的无位移传感器运行提供了一种新的控制策略，具有较强的自适应性、鲁棒性和容错性。
20、2、本专利技术降低外转子无铁心无轴承永磁同步电机的体积结构与制作成本，同时也使外转子无铁心无轴承永磁同步电机位移检测更加简单方便，从而实现外转子无铁心无轴承永磁同步电机在高速超高速运行下的稳定悬浮运行与控制。
21、3、本专利技术采用的最小二乘支持向量机构建左逆系统，相比于高频注入法等方法，不仅工作原理简单，而且不需要经过信号提取分离等一系列复杂操作。相较于神经网络左逆系统，最小二乘支持向量机方法在经验风险最小化的基础上同时采用了结构风险最小化准则，较好的解决了神经网络等方法中的维数灾难等问题。所构建的最小二乘支持向量机左逆系统可以简单的由数字控制芯片编程得到，实现很方便，避免了传统电涡流传感器的安装与维护。
22、4、针对最小二乘支持向量机的参数选取问题，采用了相较其他算法搜索速度较快、调节参数少、收敛精度高和鲁棒性能好的飞蛾扑火算法，并在此算法基础上进行改进，引入了动态惯性权重策略与lévy飞行更新机制，引入动态惯性权重策略，在迭代初期，惯性权重因子较大，全局探索能力强，可以增强搜索性能，避免陷入局部最优解。在迭代后期，惯性权重因子减小，将大大加快迭代次数。lévy飞行在开发未知的高维的搜索空间比布朗运动更加有效，将lévy飞行机制与经典mfo(飞蛾扑火算法)算法结合，其能够增加种群多样性和扩大搜索范围，即使算法暂时陷入局部最优，也可通过lévy飞行跳出。提高了预测模型的拟合和预测精度，从而提高最小二乘支持向量机的学习和推广能力。
23、5、本专利技术采用的最小二乘支持向量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：步骤3)中，所述的适应度值y(Xtest(i))为测试集的回归值；M为测试集的样本数；i＝1.2…M。
3.根据权利要求1所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：步骤3)中，迭代终止条件为迭代次数达到500或适应度值达到预设的最优解。
4.根据权利要求1所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：步骤3)中，火焰数量更新式为Fmin为当前最小火焰数量，N为最大火焰数量。
5.根据权利要求1所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：步骤3)中，所述的飞蛾位置更新式为Mi表示第i个飞蛾；Fj表示第j个火焰；S表示螺旋函数；Di表示第i个飞蛾到第j个火焰的距离；b是一个定义对数螺旋线形状的常数；η是[－1,1]之间的随机数；ω是动态惯性权重。
6.根据权利要求5所述的外转子无铁心无轴
7.根据权利要求6所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：Lévy服从概率分布Levy(β)～u＝t0-β，t0为Lévy飞行时间，u和v服从标准正态分布，β＝1.5，Г是一个标准的伽玛函数，正态分布的方差
8.根据权利要求1所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：步骤4)中，所述的回归误差e＝y(Xtrain)-Ytrain，y(Xtrain)是训练集的回归值。
9.根据权利要求8所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：最小二乘支持向量机的方程优化问题为ei为第i组训练样本的回归误差；为特征空间对应的非线性映射；w为输入变量的加权系数；b为偏差值；xi为第i组训练样本；n为训练样本总数。
10.根据权利要求9所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：转子实际径向位移d-q轴分量xd，yq为：b1和b2为输出变量对应的偏差值；xi为第i组训练样本；xψ为当前输入的磁链信号；高斯核函数
...【技术特征摘要】
1.一种外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：步骤3)中，所述的适应度值y(xtest(i))为测试集的回归值；m为测试集的样本数；i＝1.2…m。
3.根据权利要求1所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：步骤3)中，迭代终止条件为迭代次数达到500或适应度值达到预设的最优解。
4.根据权利要求1所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：步骤3)中，火焰数量更新式为fmin为当前最小火焰数量，n为最大火焰数量。
5.根据权利要求1所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：步骤3)中，所述的飞蛾位置更新式为mi表示第i个飞蛾；fj表示第j个火焰；s表示螺旋函数；di表示第i个飞蛾到第j个火焰的距离；b是一个定义对数螺旋线形状的常数；η是[－1,1]之间的随机数；ω是动态惯性权重。
6.根据权利要求5所述的外转子无铁心无轴承永磁同步电机无位移传感器构造方法，其特征是：用式对飞蛾群执行一次lévy...
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。