[发明专利]一种开关磁阻电机多步预测控制器构造方法

权利要求书

1.一种开关磁阻电机多步预测控制器构造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采样环节：通过电流传感器和霍尔位置传感器采集电机k时刻的电流信号i_k与位置信号θ_k，将采集的电流与位置信号输入给转矩计算模块与转速计算模块，经过计算后输出k时刻的转矩T_k与转速ω_k；2)控制环节：将给定的转速参考值ω_ref作为输入，通过PI控制模块分别输出转矩参考值T_e^ref和电流参考值i_s^ref；3)将控制模块的输出转矩参考值T_e^ref和电流参考值i_s^ref作为输入参考值，将采样模块的输出电流信号i_k和转矩计算模块输出T_k作为输入采样值，建立多步预测模型来预测在预测时域内的电流i_k+i与转矩值T_k+i，建立成本函数minJ，确定最优的控制矢量，求取最优的控制量u_k，最优的控制量u_k输入到逆变器中控制开关磁阻电机的运行；4)建立模型误差在线修正模块，误差在线修正模块的输入量为运行过程中的电流预测误差e^k_i、转矩预测误差e^k_T，通过样本采集，建立模型误差与预测误差之间的非线性映射关系，建立自适应控制，误差在线修正模块的输出误差修正量δ_k来修正产生的模型误差；

建立误差在线修正模块的具体过程为：

4.1)建立预测模型的参数误差与预测误差之间的映射关系：由小波神经网络算法建立预测模型的参数误差与预测误差之间的非线性映射关系，通过预测误差来判别模型的参数误差，方便误差诊断；确定小波神经网络结构后，以误差能量均方能量函数作为目标函数：

其中为第i组计算输出值；为第i组输入样本所对应的预测模型参数误差样本；m为训练样本数；

4.2)建立递归最小二乘法RLS模块计算出误差修正量，进而弥补预测模型参数的误差，输入量为模型误差输出量为误差修正量δ_k；

假设电感模型变化为结合误差计算公式，得到递归最小二乘法公式如下

其中λ为遗忘因子，[0,1]，G_k为增益矩阵，P_k为递归矩阵，I₁为单位矩阵，x_k＝i_kL_k，i_k，L_k分别为k时刻实际相电流、相电感值，通过计算得出修正量δ_k弥补模型误差；

小波神经网络分为三层：第一层为输入层，采集转矩预测误差与电流预测误差样本第二层为隐含层，第三层为线性输出层，即模型参数误差样本，由于电阻R等参数随工况变化不大，而电感对模型参数的影响较大，因此选择电感为模型参数误差，记作误差计算公式可以表示为

其中T_k，i_k，L_k均为k时刻实际相转矩、相电流、相电感值，表示k时刻预测相转矩、相电流、相电感值，神经网络拓扑结构数学模型建立为：

其中包含为小波神经网络输入值，即转矩预测误差和电流预测误差的样本；为小波神经网络输出值，即由输入样本计算得到的模型参数误差；i表示第i个样本；w_j，γ_j为输出节点与隐藏节点的连接权值；a_jk、t_j分别为小波函数的伸缩系数和平移系数；h为隐藏节点个数；p为输入节点数。