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专利号: 2022101457697
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2025-01-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无轴承永磁同步发电机PWM整流系统解耦控制器,其包括三个内模控制器(51、

52、53)、一个粒子群算法优化模块(31)和最小二乘支持向量机(33),最小二乘支持向量机(33)的输出端连接复合被控对象,复合被控对象具有相互串联的PWM整流器和无轴承永磁同步发电机,将给定电压 和PWM整流器输出的电压UDC作差得到的电压差值作为第一个内*模控制器(51)的输入,将水平方向给定径向位移x 和无轴承永磁同步发电机输出的水平方向径向位移x作差得到的水平方向径向位移差值作为第二个内模控制器(52)的输入,将垂*直方向给定径向位移y和无轴承永磁同步发电机输出的垂直方向径向位移y作差得到的垂直方向径向位移差值作为第三个内模控制器(53)的输入,其特征是:第一个内模控制器(51)依次经一阶传递函数 和矩形窗算法模块(32)连接最小二乘支持向量机(33),第二个内模控制器(51)依次经二阶标准传递函数‑1

第一个积分器s 和矩形窗算法模块(32)连接最小二乘支持向量机(33),第三个内模控制器‑1(53)依次经二阶传递函数 第二个积分器s 和矩形窗算法模块(32)连接最小2

二乘支持向量机(33),粒子群算法优化模块(31)输出最优的核函数参数σ和惩罚因子γ,2

最优的核函数参数σ以及惩罚因子γ作为最小二乘支持向量机(33)的第一、第二个输入,矩形窗算法模块(32)输出的是电压UDC、UDC一阶导数、水平方向径向位移x、x一阶导数、x二阶导数、垂直方向径向位移y、y一阶导数、y二阶导数这八个训练样本,这八个训练样本作为最小二乘支持向量机(33)的第三至第十个输入;最小二乘支持向量机33基于最优的核函数2

参数σ得到k时刻的核函数 Xk和X′k泛指k时刻输入到支持向量机中的两个不同的训练样本,根据k时刻的核函数Kk和惩罚因子γ得到k时刻的对称正定矩阵参数矩阵偏置θk和拉格朗日乘子αk的矩阵 以

及最小二乘支持向量机(33)的输出ψ=∑αkKk+bk, 为输入复合被控对象的dq轴给定发电控制电流 和dq轴给定悬浮力控制电流 Mk‑1为k‑1时刻的参数矩阵,I为单位矩阵,β为遗忘因子,且0<β<1,bk‑1、bk分别为k‑1、k时刻的偏置,αk‑1、αk分别为k‑1、k时刻的拉格朗日乘子,zk为k时刻输出矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种无轴承永磁同步发电机PWM整流系统解耦控制器,其特征2

是:粒子群算法优化模块(31)将初始的核函数参数σ和惩罚因子γ作为两维粒子,基于自适应惯 性权重 和 动态学 习因子c1 、c2 :以更新粒子的速

度和位置,ωmax为惯性权重的最大值,ωmin为惯性权重的最小值,t为当前迭代次数,Tmax为迭代总数,常数α≥0,c1,max,c1,min,c2,max,c2,min为区间[0,4]内的初始常数,e为自然常数,常数β1≥0,β2≥0。

3.根据权利要求2所述的一种无轴承永磁同步发电机PWM整流系统解耦控制器,其特征是:粒子速度和位置的更新规则为:为第n代粒

子的速度, 为第n+1代粒子的速度, 为第n代粒子的位置, 为第n+1代粒子的位置,r1、r2为[0,1]区间的随机数, 为第n代的个体极值, 为第n代的全局极值。

4.根据权利要求1所述的一种无轴承永磁同步发电机PWM整流系统解耦控制器,其特征是:第一个内模控制器(51)输出电压一阶导数 电压一阶导数 经过一阶传递函数得到电压UDC,电压UDC作为矩形窗算法模块(32)的第一个输入,电压UDC经过矩形窗算法模块(32)后输出当前k时刻的m时长的电压训练样本作为最小二乘支持向量机(33)的第三个输入, 为

k‑m‑1时刻的电压, 为k时刻的电压,电压一阶导数 作为矩形窗算法模块(32)的第二个输入,经过矩形窗算法模块(32)后获得当前k时刻的m时长的电压一阶导数训练样本作为最小二乘支持向量机33的第四个输入, 为k‑m‑1时刻的电压一阶导数, 为k时刻的电压一阶导数。

5.根据权利要求1所述的一种无轴承永磁同步发电机PWM整流系统解耦控制器,其特征是:第二个内模控制器(51)输出的水平方向径向位移二阶导数 位移二阶导数 经过二阶传递函数 得到位移一阶导数 位移一阶导数 作为矩形窗算法模块(32)的第三个输入,位移一阶导数 经过矩形窗算法模块(32)后得到得当前k时刻的m时长的水平方向径向位移一阶导数训练样本 将其作为最小二乘支持向量机(33)的第五个输入, 为k‑m‑1时刻的水平方向径向位移一阶导数, 为k时刻的水平方向径向位‑1移一阶导数,位移一阶导数 经过第一个积分器s 后得到水平方向径向位移x,位移x作为矩形窗算法模块(32)的第四个输入,位移x经过矩形窗算法模块(32)后获得当前k时刻的m时长的水平方向径向位移训练样本x(k)=[xk‑m+1,...,xk]并将其作为最小二乘支持向量机(33)的第六个输入,xk‑m+1为k‑m‑1时刻的水平方向径向位移,xk为k时刻的水平方向径向位移。径向位移二阶导数 作为矩形窗算法模块(32)的第五个输入,径向位移二阶导数 经过矩形窗算法模块(32)后获得当前k时刻的m时长的径向位移二阶导数训练样本并将其作为最小二乘支持向量机(33)的第七个输入, 为k‑m‑1时刻的水平方向径向位移二阶导数, 为k时刻的水平方向径向位移二阶导数。

6.根据权利要求1所述的一种无轴承永磁同步发电机PWM整流系统解耦控制器,其特征是:第三个内模控制器(53)输出垂直方向径向位移二阶导数 位移二阶导数 经过二阶传递函数 得到位移一阶导数 位移一阶导数 作为矩形窗算法模块(32)的第六个输入,位移一阶导数 经过矩形窗算法模块(32)后获得当前k时刻的m时长的垂直方向径向位移一阶导数训练样本 并将其作为最小二乘支持向量机(33)的第八个输入, 为k‑m‑1时刻的垂直方向径向位移一阶导数, 为k时刻的垂直方向径向位‑1移一阶导数,位移一阶导数 经过第二个积分器s 得到垂直方向径向位移y,径向位移y作为矩形窗算法模块(32)的第七个输入,径向位移y经过矩形窗算法后获得当前k时刻的m时长的垂直方向径向位移训练样本y(k)=[yk‑m+1,...,yk],并将其作为最小二乘支持向量机(33)的第九个输入,yk‑m+1为k‑m‑1时刻的垂直方向径向位移,yk为k时刻的垂直方向径向位移,位移二阶导数 作为矩形窗算法模块(32)的第八个输入,经过矩形窗算法后获得当前k时刻的m时长的垂直方向径向位移二阶导数训练样本 并将其作为最小二乘支持向量机(33)的第十个输入, 为k‑m‑1时刻的垂直方向径向位移二阶导数, 为k时刻的垂直方向径向位移二阶导数。

7.根据权利要求1所述的一种无轴承永磁同步发电机PWM整流系统解耦控制器,其特征是:矩形窗算法模块(32)中的窗口宽度以时间衡量,依据当前m时长内的数据,剔除这些数据之前的全部老数据。

8.根据权利要求1所述的一种无轴承永磁同步发电机PWM整流系统解耦控制器,其特征是:第一个内模控制器(51)由第一个内置控制器(21)、第一个内部模型(22)和第一个低通滤波器(23)组成,第一个内置控制器(21)的输出端分别连接电压一阶积分型伪线性子系统(41)和第一个内部模型(22)的输入端,给定电压 与电压UDC作差输入至第一个内置控制器(21),第一个内置控制器(21)输出电压一阶导数 电压一阶导数 分别输入到电压一阶积分型伪线性子系统(41)和第一个内部模型(22),电压一阶积分型伪线性子系统(41)和第一个内部模型(22)的输出端相并联,电压一阶积分型伪线性子系统(41)输出的电压与第一个内部模型(22)输出的电压作差,该电压差再经第一个低通滤波器(23)后再反馈至第一个内置控制器(21)之前。

9.根据权利要求8所述的一种无轴承永磁同步发电机PWM整流系统解耦控制器,其特征是:第一个内部模型(22)采用传递函数 第一个低通滤波器(23)传递函数为τ1为第一个低通滤波器(23)参数,s为复空间变量,第一个内置控制器(21)传‑1 ‑1

递函数为Gc1(s)=F1(s)G1(s) ,G1(s) 为第一个内部模型22传递函数G1(s)倒数。