[发明专利]一种直线永磁游标电机的解耦控制方法

摘要

本发明公开了一种改进回归支持向量机广义逆的直线永磁游标电机的解耦控制方法，根据可逆性原理和Interactor算法证明所控制的直线永磁游标电机系统的可逆性；采样原系统的输入输出，经过数据处理后，作为训练改进回归支持向量机的样本，使用改进回归支持向量机逼近直线永磁游标电机的广义逆系统；将改进回归支持向量机广义逆系统与原非线性系统结合，以构建伪线性系统，实现直线永磁游标电机的d轴电流和初级速度的解耦控制；在伪线性系统的基础上，添加PI控制器，构成闭环系统，提高系统的鲁棒性。

主权项

1.改进回归支持向量机广义逆的直线永磁游标电机的解耦控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据可逆性原理和Interactor算法证明所控制的直线永磁游标电机的可逆性，得出相对应的直线永磁游标电机的Jacobi矩阵和广义逆系统表达式；步骤2：施加足够丰富的随机方波信号激励系统，获得足够丰富的训练用数据；根据广义逆系统理论需要计算广义逆系统的输出d轴电流id和初级速度v的广义导数，由此获得的数据集id，(a10+a11s)id，v，sv，(a20+a21s+a22s2)v经归一化后，和激励信号d、q轴电压ud，uq一起构成改进回归支持向量机的训练样本，其中，a10、a11、a20、a21、a22为传递函数的系数；步骤3：由于支持向量机的结构决定了它只能是多入单出的结构，则对于直线永磁游标电机调速系统这一多输入多输出系统，需要两个改进回归支持向量机；首先确定改进回归支持向量机的参数结构，根据系统的控制要求，选择核函数、惩罚参数C和不敏感损失函数系数ε和松弛变量ξi、ξi*；然后使用样本在MATLAB平台离线训练，获得相应的输入向量系数α和阀值b，构成直线永磁游标电机的改进回归支持向量机广义逆系统，根据当前的输入，逼近改进回归支持向量机广义逆系统的输出；步骤3中改进回归支持向量机的构建过程为：传统支持向量机的回归问题可以转化为求解下式中的最优化问题：其中，w为函数的广义参数，xi、yi为训练样本，C为惩罚参数，ξi、ξi*为松弛变量，b为阀值；首先使用连续过松弛方法，在式(1)中加入b2/2,从而消去在二次规划的等式约束项；然后对传统支持相量机模型进行严格凸二次规划处理，把式(1)中的ξi、ξi*变成ξi2、ξi*2，从而消去了式(1)中ξi、ξi*大于0的约束项和拉格朗日乘子不等式约束的上界条件；式(2)为改进支持向量机的表达式：其中，为一种非线性变换函数，k∈[0,1]可以调制支持向量的数量，C为惩罚参数，w为函数的广义参数，ξ_i、ξ_i^*为松弛变量，b为阀值，不敏感损失函数系数ε；利用拉格朗日乘子法求解凸二次规划问题，定义拉格朗日函数为：当式(3)中的优化问题满足K.K.T条件时，即这一非线性规划问题存在最优解，通过分别求拉格朗日函数关于各个变量的极值点，获得变量之间其它关系方程，将式(3)的优化问题转化为如下的二次规划最优化问题：其中，K(xi,xj)为核函数,对比式(4)和式(1)可以发现优化问题的约束条件有所减少，因此这种改进支持相量机算法是有效的；最终求解得到的决策函数表达式如下：步骤4：将获得的改进回归支持向量机广义逆系统与原系统结合，构成伪线性系统，实现原非线性系统的解耦；在Simulink中搭建出伪线性系统，同时通过附加两个PI控制器，实现d轴电流id和初级速度v的闭环，增强系统鲁棒性。