1.一种动态神经网络自适应逆的SRM转矩控制方法,主要步骤如下:Ⅰ、PD控制
PD控制的输入信号为由总参考转矩Tref和实测的输出总转矩T得到转矩偏差ΔT,其输出为转矩控制量u;
Ⅱ、动态RBF神经网络自适应逆
RBF神经网络的输入信号为系统当前k时刻的前一时刻k-1时刻的实际总磁链ψ(k-1),RBF神经网络辨识输出的k时刻前一时刻的k-1时刻的参考磁链 和k时刻的参考转矩Tref(k),RBF神经网络的输出参考磁链为 构成动态RBF神经网络,即SRM电机的转矩-磁链模型;
Ⅱ-1、实际总磁链ψ的计算
实际总磁链ψ(k)的计算公式如下:
RL是开关磁阻电机SRM的L相内阻,L表示开关磁阻电机SRM三相,L=1,2,3;UL为开关磁阻电机SRM输出的L相电压,UL(k)为当前K时刻开关磁阻电机SRM输出的L相电;IL为开关磁阻电机SRM输出的L相电流,IL(k)为当前K时刻开关磁阻电机SRM输出的L相电流;
Ⅱ-2、总参考磁链计算
系统总参考磁链
其中uf(k)是PD控制当前k时刻的得到的控制量u(k)滤波处理后的值,对PD控制输出u(k)进行滤波处理,如公式(1)所示,uf(k)=βuf(k-1)+(1-β)u(k) (1)其中,0<β<1,uf(k),uf(k-1)分别表示uf当前k时刻的值和前一时刻k-1时刻的值;
Ⅱ-3、学习偏差预处理
对PD控制输出u进行预处理,得到uff用作为调整RBF神经网络的学习偏差,uff(k)=αuff(k-1)+(1-α)u(k) (2)其中,0<α<1,uff(k),uff(k-1)分别表示uff当前k时刻的值和k前一时刻的值;
Ⅱ-4、RBF神经网络自适应逆的算法
动态RBF神经网络结构包括输入层x和隐含层h;
输入层为
隐含层为高斯函数
其中,cj=[cj1,cj2,cj3]为隐含层中心向量,b=[bj]=[b1,b2,b3]为隐含层基宽向量;权值为w=[wj]=[w1,w2,w3]T,动态RBF神经网络输出为 表示隐含层的输出;描述SRM电机的转矩-磁链的动态RBF神经网络数学表达式:ψ(k-1), 分别表示当前k时刻的前一时刻k-1的实际总磁链ψ值,当前k时刻的前一时刻k-1的动态RBF神经网络输出参考磁链 值;
总参考磁链 RBF神经网络自适应逆采用反馈误差训练法;
误差性能指标为
采用梯度下降法,则RBF神经网络调整算法为
其中,i=1,2,3,△bj(k),△cij(k)分别是bj,cij在k时刻的增量,学习速率0<η1<1,0<η2<
1,0<η2<1,动量因子0<γ<1;wj(k),wj(k-1),wj(k-2)分别表示k时刻,k时刻的前一时刻k-1,k-1时刻的前一时刻k-2的wj的值,bj(k),bj(k-1),bj(k-2)分别表示k时刻,k前一时刻,k-1的前一时刻的bj的值,cji(k),cji(k-1),cji(k-2)分别表示k时刻,k前一时刻,k-1的前一时刻的cji的值;ψ为步骤Ⅱ-1计算得到的实际总磁链;
Ⅲ、磁链偏差分配
步骤Ⅱ-2得到的总参考磁链ψref(k)与步骤Ⅱ-1得到的实际总磁链ψ(k)相减得到磁链偏差△ψ,通过磁链偏差分配函数f进行分配,采用的磁链偏差分配函数f如下:其中,θ为转子位置角,τ为开关磁阻电机转子周期角,θ1为其开通角,θ2为其关断角,θov为其重叠角;
磁链偏差分配函数得到各相磁链偏差△Lψ*,送入各相磁链偏差滞环控制器,各相磁链偏差滞环控制器的输出提供给功率变换器作为有效开关信号,功率变换器对开关磁阻电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的动态神经网络自适应逆的SRM控制方法,其特征在于:所述电机开始运行后,安装于电机上的各传感器采样得到当前的实际转矩T(k)、转子位置角θ和电流I(k)电压U(k),根据当前的电流I(k)电压U(k)计算当前实际总磁链ψ(k);由总参考转矩Tref和实际转矩T(k)得到的转矩偏差ΔT作为PD控制的输入信号,其输出为转矩控制量u(k),转矩控制量u(k)进行预处理作为调整RBF神经网络参数学习的偏差值,RBF神经网络输出的参考磁链 和转矩控制量u(k)进行滤波后所得的uf(k)相加得到总参考磁链ψref(k),总参考磁链与实际总磁链ψ(k)相减得到磁链偏差△ψ,经磁链偏差分配,输入到各相磁链偏差滞环控制器,得到各相磁链偏差△Lψ*,作为功率变换器的有效开关信号,功率变换器对开关磁阻电机进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的动态神经网络自适应逆的SRM控制方法设计的一种动态神经网络自适应逆的SRM控制系统,包括微处理器、模数转换模块、磁链滞环控制器、功率变换器、转子位置角传感器、转矩传感器及输出电压电流传感器;微处理器控制端连接磁链滞环控制器,磁链滞环控制器的输出接入功率变换器,三相交流电源接入功率变换器供电,功率变换器的三相输出分别连接开关磁阻电机的三相输入端,控制电机三相电流和电压,驱动开关磁阻电机转子旋转;开关磁阻电机上还安装转子位置角传感器、转矩传感器及输出电压电流传感器,各传感器的信号线经模数转换模块与微处理器输入端连接;其特征在于:所述微处理器配有程序存储器和数据存储器,程序存储器含有转速和转矩数据采集模块、基于学习偏差预处理模块、滤波模块、动态RBF神经网络自适应逆模块、磁链计算模块和磁链偏差分配模块。
4.根据权利要求3所述的动态神经网络自适应逆的SRM控制系统,其特征在于:所述微处理器连接显示器。
5.根据权利要求3所述的动态神经网络自适应逆的SRM控制系统,其特征在于:所述微处理器及所连接的程序存储器、数据存储器、模数转换模块和磁链偏差滞环控制器构成嵌入式控制系统。