[发明专利]一种无轴承异步电机磁链的软测量仪表的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种软测量仪表的优化建模方法，具体为无轴承异步电机运行工程中用优化的最小二乘支持向量机模型估计磁链值的方法，为实现无轴承异步电机实时在线控制创造条件，适用于无轴承异步电机的高性能控制，应用于特种电力传动与信息科学交叉的技术领域。

背景技术

无轴承异步电机因其高转速、高精度、无摩擦、无磨损、免维护、低噪声、易弱磁控制等优势在高速和超高速、超洁净领域很大的应用前景。无轴承异步电机定子采用转矩和悬浮两套绕组结构，分别提供电磁转矩和径向力。由于无轴承异步电机结构复杂，气隙磁场严重耦合，转子磁场定向控制是其常规采用的控制策略，该控制方法通过诸如光电编码器之类的速度传感器来检测转速信息，并计算得到转子位置，然后将转子位置信息及气隙磁场传递给悬浮控制系统，最后经过复杂的运算实现径向力与电磁转矩的解耦控制。由于可见，该解耦过程严重依赖于系统磁链信息，因此实时获取磁链信息对实现无轴承异步电机的高性能控制有着十分只要的意义，而无轴承异步电机磁链信息却缺乏有效的在线直接测量手段。

近年来，软测量技术各类在工业领域中获得了广泛的应用，并且解决了诸多不可测关键控制变量的测量问题。软测量技术的核心是利用可测的辅助变量建立不可测（或者难以测量）的主导变量的模型，进而可以实时在线估计出所需变量。

发明内容

本发明的目的是提供一种无轴承异步电机稳定悬浮运行过程中基于最小二乘支持向量机的磁链软测量仪表的建模方法，并给出了最小二乘支持向量机关键参数设定的模型优化方法，克服了无轴承异步电机磁链难以直接在线实时测量的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：包括如下步骤：

1）将无轴承异步电机实际运行过程中的在线可测变量X=[x₁，x₂，x₃，x₄]作为软测量仪表的输入变量，被估计的无轴承异步电机磁链作为软测量仪表的输出变量，建立无轴承异步电机磁链软测量仪表的输入变量与输出变量之间的最小二乘支持向量机非线性模型                                               ；x₁为转子位置角，x₂为转矩绕组电流，x₃为悬浮绕组电流，x₄为转子偏心位移，α_j为拉格朗日乘子，j=1，2，…，n，b是偏置值，，为RBF径向基核函数，σ是RBF径向基核函数的宽度；

2）对输入变量和输出变量进行归一化处理后形成建模样本集；

3）确定在改进粒子群算法中粒子个数m、空间维数d、最大迭代次数n_max、学习因子c₁和c₂、惯性权重的最大值ω_max及惯性权重最小值ω_min的取值；

4）在d维空间随机产生m个粒子，且每个粒子的个体最优解设置为p_i = u_i (i =1, 2,..., m)，初始速度为v_i (i =1, 2,..., m)；

5）设定粒子的适应度函数为最小二乘支持向量机性能评估指标，用样本均方差表示：

其中，i=1，2，…l，Y_i和分别是实际值和模型输出值；