本发明专利技术公开了一种基于加权最小二乘支持向量机的无轴承永磁同步电机磁链的软测量方法，先选取无轴承永磁同步电机的转子位置角、转矩绕组电流、悬浮力绕组电流、转子偏心位移作为无轴承永磁同步电机磁链软测量模型的4个输入变量，输出变量为磁链y；采集有代表性的输入变量和输出变量样本数据，对输出变量和输入变量均进行归一化预处理，对归一化后的相应值形成建模样本集；再对建模样本集进行残差分析，得到各个样本权值：训练建模样本集，利用加权最小二乘支持向量机建立无轴承永磁同步电机磁链关联模型，最后对sy值进行反归一化处理后即可得到磁链y，实现了无轴承永磁同步电机的磁链值在线实时预测控制。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力传动与信息科学交叉领域，是一种基于加权最小二乘支持向量机 (Weighted Least Square Support Vector Machine, WLS-SVM) 车由7 * 同&电丰几石兹 链的软测量方法，为实现无轴承永磁同步电机的转矩和径向悬浮力实时在线控制创造了条 件，适用于无轴承永磁同步电机的高性能控制。
技术介绍
无轴承永磁同步电机不仅具有永磁同步电机伺服系统体积小、重量轻、效率高、功 率因数高、控制特性好等优点，而且具有磁轴承无摩擦、无磨损、不需润滑、高转速和高精度 等优点，从而使其在航空航天、生物医药、半导体制造等特殊领域具有广泛的应用前景。无轴承永磁同步电机是在传统的永磁同步电机的气隙磁场(永磁体激励的磁场与 转矩绕组激励的磁场，这两部分磁场合称为“转矩绕组气隙磁场”)的基础上，由电机定子中 的悬浮力绕组激励悬浮力绕组气隙磁场，这两部分磁场相互叠加，所以电机气隙磁场空间 分布非常复杂，随着转子转动电机中的磁场分布作周期性变化，在运行中，随着负载和转速 的不同，磁通、电流、转矩、径向位移各量均呈现出不同的变化波形。绕组的电感和磁链均是 转子位置角、径向位移和各绕组电流的非线性函数。实现无轴承永磁同步电机正常悬浮运 行的基础是需要对转矩和转子径向悬浮力进行实时控制，而转矩和径向悬浮力都是根据电 磁理论虚位移法，对绕组磁能求偏导而来，而磁能又是通过磁链与绕组的电感矩阵求得。因 此，求得磁链的非线性关联模型是对无轴承永磁同步电机进行实时在线控制的基础。目前已有很多文献提出了磁链的测量方法基于探测线圈的直接测量法、基于定 子电压磁链模型法、新型的磁链积分法、扩展卡尔曼滤波法等。直接测量法受噪声干扰和电 机参数误差影响很大；基于定子电压磁链模型法用积分的方式实现，由于该方法利用纯积 分运算来计算磁链，因此即使观测模型的参数完全准确，电压、电流信号中微小的直流偏差 仍会产生较大的累计误差而导致积分结果偏移甚至饱和从而影响观测精度；新型的磁链积 分法是在一阶低通滤波器的基础上将输出的磁链引回作反馈，建立一种纯积分和低通滤波 环节之间的算法，控制效果显著但算法比较复杂，而且低通滤波器的引入使磁链的幅值和 相位都发生了变化，在低速范围时的影响更为严重；扩展卡尔曼滤波法运用最小方差最优 预测估计法削弱随机干扰和测量噪声，在一定程度上提高了低速时的控制精度，但算法复 杂，参数配置缺乏一定的标准，运算量很大。近年来软测量技术在工业中获得了大量成功的应用，解决了许多不可测关键控制 指标的测量问题。软测量技术是通过可测的辅助变量建立关于不可测(或难以测量)的主 导变量的模型，从而在线估计出实时连续的质量指标估计值。
技术实现思路
针对目前无轴承永磁同步电机中磁链的高度非线性以及难测量等特征，为了解决 无轴承永磁同步电机稳定悬浮运行中非常重要但是难以直接用物理传感器在线实时测量或实时测量代价非常高的磁链变量测量方法之不足而提供一种基于加权最小二乘支持向 量机的无轴承永磁同步电机磁链的软测量方法，无需对无轴承永磁同步电机系统进行任何 改动即可实现磁链的实时、在线、精确的预测控制。本专利技术采用的技术方案是依次采用如下步骤1)选取无轴承永磁 同步电机的转子位置角X i、转矩绕组电流X2、悬浮力绕组电流X 3、转子偏心位 移X4作为无轴承永磁同步电机磁链软测量模型的4个输入变量，输出变量为磁 链_7;2)采集有代表性的输入变量和输出变量样本数据，对输出变量和输入变量 均进行归一化预处理，对归一化后的相应值Csx1, sx2，i3，sx4，形成建模样 本集；3)对建模样本集进行残差分析，得到各个样本权值基于样本权值训练建 模样本集，利用加权最小二乘支持向量机建立无轴承永磁同步电机磁链关联模型权利要求1.，其特征在于依次采用如下步骤1)选取无轴承永磁同步电机的转子位置角X1、转矩绕组电流X2、悬浮力绕组电流X3、转 子偏心位移&作为无轴承永磁同步电机磁链软测量模型的4个输入变量，输出变量为磁链Jr ；2 )采集有代表性的输入变量和输出变量样本数据，对输出变量和输入变量均进行归一 化预处理，对归一化后的相应值D^p^yiyiy^]形成建模样本集；3)对建模样本集进行残差分析，得到各个样本权值基于样本权值训练建模 样本集，利用加权最小二乘支持向量机建立无轴承永磁同步电机磁链关联模型2.根据权利要求1所述的，其特征在于步骤3)的样本权值Wj通过式全文摘要本专利技术公开了一种基于加权最小二乘支持向量机的无轴承永磁同步电机磁链的软测量方法，先选取无轴承永磁同步电机的转子位置角、转矩绕组电流、悬浮力绕组电流、转子偏心位移作为无轴承永磁同步电机磁链软测量模型的4个输入变量，输出变量为磁链y；采集有代表性的输入变量和输出变量样本数据，对输出变量和输入变量均进行归一化预处理，对归一化后的相应值形成建模样本集；再对建模样本集进行残差分析，得到各个样本权值训练建模样本集，利用加权最小二乘支持向量机建立无轴承永磁同步电机磁链关联模型，最后对sy值进行反归一化处理后即可得到磁链y，实现了无轴承永磁同步电机的磁链值在线实时预测控制。文档编号H02P21/14GK102075136SQ20111000388公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月10日 优先权日2011年1月10日专利技术者孙晓东, 张婷婷, 张涛, 朱熀秋, 杨泽斌 申请人:江苏大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无轴承永磁同步电机磁链的软测量方法，其特征在于依次采用如下步骤：１）选取无轴承永磁同步电机的转子位置角ｘ↓［１］、转矩绕组电流ｘ↓［２］、悬浮力绕组电流ｘ↓［３］、转子偏心位移ｘ↓［４］作为无轴承永磁同步电机磁链软测量模型的４个输入变量，输出变量为磁链ｙ；２）采集有代表性的输入变量和输出变量样本数据，对输出变量和输入变量均进行归一化预处理，对归一化后的相应值［ｓｘ↓［１］，ｓｘ↓［２］，ｓｘ↓［３］，ｓｘ↓［４］，ｓｙ］形成建模样本集；３）对建模样本集进行残差分析，得到各个样本权值：基于样本权值训练建模样本集，利用加权最小二乘支持向量机建立无轴承永磁同步电机磁链关联模型ｓｙ＝ｆ（ｓｘ↓［１］，ｓｘ↓［２］，ｓｘ↓［３］，ｓｘ↓［４］）＝ｆ（ｓｘ）＝＊α↓［ｊ］Ｋ（ｓｘ↓［ｊ］，ｓｘ）＋ｂ，ｎ是样本个数；ｓｘ＝［ｓｘ↓［１］，ｓｘ↓［２］，ｓｘ↓［３］，ｓｘ↓［４］］；Ｋ（ｘ↓［ｊ］，ｘ）＝ｅｘｐ｛‖ｓｘ↓［ｊ］－ｓｘ‖↑［２］／２σ↑［２］｝，为ＲＢＦ径向基核函数；σ↑［２］是ＲＢＦ径向基核函数的宽度；α↓［ｊ］为拉格朗日乘子，ｊ＝１，２，…，ｎ，ｂ是偏置值；４）在线计算ｓｙ值，对ｓｙ值进行反归一化处理后即可得到无轴承永磁同步电机的磁链ｙ。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓东，张婷婷，杨泽斌，张涛，朱熀秋，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32
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