1.一种用于全方向无线输电系统的负载线圈位置检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:设定初始参数
建立全方向无线输电系统的数学模型,设定θ和 为三维平面上合成电流矢量的物理角度,根据采样的直流电压和直流电流获得初始状态的输入功率Pin(0,0),进入步骤S2;其中,θ为电流矢量 与Z轴的正向夹角,为电流矢量 在XOY平面的投影与X轴正向的夹角;
S2:计算初始状态信息
基于Barzilai‑Borwein方法的梯度下降法计算出初始状态的信息;
S3:计算k时刻目标函数关于的θ偏导数;
计算出当前时刻各相发射线圈电流的给定值,并执行电流控制,待电流稳定后,根据采样的直流电压和直流电流获得k时刻的输入功率 再计算出k时刻目标函数关于θ的偏导数
S4:计算k时刻目标函数关于的 偏导数;
计算出当前时刻各相发射线圈电流的给定值,并执行电流控制;待电流稳定后,根据采样的直流电压和直流电流获得k时刻的输入功率 再计算出k时刻目标函数关于 的偏导数
S5:基于k时刻目标函数关于的θ偏导数和 偏导数,计算最优步长α;
S6:根据计算所得的最优步长α,得到k+1时刻的θ(k+1)和S7:将k+1时刻的θ(k+1)和 赋值给θ和 计算出当前各发射线圈的电流值,待电流稳定后,根据采样的直流电压和直流电流获得k+1时刻的输入功率 并将赋给
S8:保存k时刻的信息,基于Barzilai‑Borwein方法梯度下降法的一次迭代完成,迭代次数N加1,进入步骤9;
S9:若达到最大迭代次数或者两次迭代计算的目标函数值 满足设定误差要求,则迭代结束,输出当前时刻的θ(k)和 即为负载线圈的实际物理位置;若都不满足设定误差要求,将当前时刻的θ(k)和 赋值给θ和 返回步骤S3。
2.根据权利要求1所述的用于全方向无线输电系统的负载线圈位置检测方法,其特征在于,所述步骤S2具体是:
S201:计算初始状态目标函数关于的偏导数;
根据式(20)计算出当前时刻三相发射线圈电流的给定值,并执行电流控制,待电流稳定后,根据采样的直流电压和直流电流获得初始状态的输入功率Pin(Δθ,0),并将Pin(Δθ,
0)赋给F(Δθ,0);
由式(21)可计算得到初始状态目标函数关于θ的偏导数 并将其赋给S202:计算初始状态目标函数关于 的偏导数;
根据式(22)计算出当前时刻三相发射线圈电流的给定值,并执行电流控制;待电流稳定后,根据采样的直流电压和直流电流获得初始状态的输入功率 并将赋给
由式(23)可计算得到初始状态目标函数关于 的偏导数 并将其赋给S203:计算下一时刻的输入功率根据式(24)计算出下一时刻各相发射线圈电流的给定值,并执行电流控制;待电流稳定后,根据采样的直流电压和直流电流获得下一时刻的输入功率 并将赋给
再根据式(25)保存当前时刻信息,式中α取值0.5,并将当前时刻的θ(k)和 赋值给θ和 进入步骤S3;
3.根据权利要求2所述的用于全方向无线输电系统的负载线圈位置检测方法,其特征在于,所述步骤S3具体是:
根据式(26)计算出当前时刻各相发射线圈电流的给定值,并执行电流控制,待电流稳定后,根据采样的直流电压和直流电流获得k时刻的输入功率由式(27)计算出k时刻目标函数关于θ的偏导数 并将其赋给 进入步骤S4;
4.根据权利要求3所述的用于全方向无线输电系统的负载线圈位置检测方法,其特征在于,所述步骤S4具体是:
根据式(28)计算出当前时刻各相发射线圈电流的给定值,并执行电流控制;待电流稳定后,根据采样的直流电压和直流电流获得k时刻的输入功率 并将赋给
由式(29)计算出k时刻目标函数关于 的偏导数
5.根据权利要求4所述的用于全方向无线输电系统的负载线圈位置检测方法,其特征在于,所述步骤S5具体是:
根据Barzilai‑Borwein方法定义sk、zk:其中,sk表示为k时刻和k‑1时刻搜索点的向量差;zk表示为k时刻和k‑1时刻搜索点向量的梯度差;xk表示为k时刻搜索点的向量;xk‑1表示为k‑1时刻搜索点的向量; 表示为k时刻搜索点向量的梯度; 表示为k‑1时刻搜索点向量的梯度;
由式(31)计算得到最优步长α,并进入步骤S6;
6.根据权利要求5所述的用于全方向无线输电系统的负载线圈位置检测方法,其特征在于,所述步骤S6具体是:
根据计算所得最优步长α,由式(32)可计算得到k+1时刻θ(k+1)和 并进入步骤S7;
7.根据权利要求6所述的用于全方向无线输电系统的负载线圈位置检测方法,其特征在于,所述步骤S8具体是:
根据式(33)保存k时刻的信息,基于Barzilai‑Borwein方法的梯度下降法的一次迭代完成,迭代次数N加1,进入步骤S9;