专利名称：电动汽车感应电机磁链观测器的构造方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车领域，尤其是有关于一种基于支持向量机逆的电动汽车感应电机磁链观测器的构造方法，为电动汽车感应电机的磁链检测提供了新的辨识方法，适用于电动汽车感应电机的高性能实时控制。
背景技术：
为了实现电动汽车驱动用感应电机的高性能控制，通常采用矢量控制策略，为了发挥矢量控制优良的动静态特性，必须解决电动汽车感应电机对参数的依赖问题，在诸多参数中，直接影响到矢量控制效果的则是磁链辨识环节。感应电机磁链检测可分为直接法和间接法。直接法是利用埋设在感应电机中的探测线圈来获得磁链信息，但是由于探测线圈的埋设过程存在着技术和工艺上的问题，加之受到气隙齿谐波磁场的影响，磁链测量误差较大，特别是在低速时磁链测量十分困难，因此磁链的直接检测方法已经很少采用。间接法是利用感应电机内现有的可测物理量经过一定的运算求得磁链值，目前常见的间接法主要有定子电压电流磁链模型法、定子电流转速磁链模型法、混合式磁链模型法、扩展Kalman滤波磁链观测模型法等。定子电压电流磁链模型法利用定子反电动势来求得定子磁链，在高速时可以获得较高的检测精度，然而在低速时容易受到电机参数偏差的影响，而且误差不收敛，零速时，由于定子电压为零，因此无法使用此方法；定子电流转速磁链模型法利用转子磁链方程建立定子电流、转速与磁链之间的关系，从而求得磁链，该方法可以克服低速时定子电压电流磁链模型法容易受参数偏差影响的不足，但是由于引入了转子电阻、定子电感及漏感等参数，使得该方法的鲁棒性有所降低；混合式磁链模型法综合了定子电压电流磁链模型法和定子电流转速磁链模型法的优点，使感应电机在高速时使用定子电压电流磁链模型法，而在低速时采用定子电流转速磁链模型法，但是由此带来了感应电机运行中模型切换的问题；扩展Kalman滤波磁链观测模型法本质上是一种全状态或降维观测模型，具有抗参数变化，以及测量噪声能力强的特点，但模型误差中的状态矩阵和电机参数有密切关系，需要设置准确的噪声矩阵。由此可见，间接法获得磁链与感应电机的参数有关，而感应电机参数又容易受到工作环境、负载变化、噪声干扰等影响，这使得精确获得感应电机磁链变得十分困难。
发明内容
本发明目的在于提供一种电动汽车感应电机磁链观测器构造方法，可在全速范围内快速准确地观测电动汽车驱动用感应电机的磁链，为感应电机矢量控制提供精确的磁链信息，提高电动汽车感应电机的工作性能。本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。为达成上述目的，本发明提出一种电动汽车感应电机磁链观测器构造方法，包括以下步骤
I)构造电动汽车感应电机原系统的内含磁链子系统，所述电动汽车感应电机原系统的输入变量为定子电压Ua和110，输出变量为定子电流1、％和转速ω^所述内含磁链子系统的输入变量为待测磁链Ψα和Ψ 0，输出变量为感应电机定子电压ua、ue、定子电流ia、ie、转速、以及定子电流的一阶导数C β'2)建立所述内含磁链子系统的电动汽车感应电机磁链逆系统，该电动汽车感应电机磁链逆系统的输入为所述内含磁链子系统的七个输出变量、输出为所述待测磁链Ψα和V e ;3)采用具有七个输入节点和两个输出节点的支持向量机以及两个微分器S构成支持向量机逆，该支持向量机逆的输入分别为所述电压ua、ue、定子电流ia、ie和转速ωρ输出为所述待测磁链Va和Ve ;4)对所述支持向量机进行训练，调整并确定支持向量机的向量系数和阈值以实现所述电动汽车感应电机磁链逆系统；5)将所述支持向量机逆串接于所述电动汽车感应电机原系统之后构造成磁链观测器。由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于1.基于支持向量机与逆系统相结合的方法，利用支持向量机对线性和非线性函数的强大逼近能力，突破解析逆系统方法在实际应用中的瓶颈。采用支持向量机来构造内含磁链子系统的逆模型，不需要求解出内含磁链子系统的逆模型的精确解析表达式，很好地克服了传统解析逆系统方法对数学模型的强依赖性，有利于工程实现。2.依据本发明的 电动汽车感应电机磁链观测器所需要的输入信号均是实际工程中易于直接测得的变量，支持向量机逆算法本身可以通过软件编程实现，采用本发明的磁链观测器，省略了磁链直接检测法中利用的探测线圈，且不需要对电动汽车感应电机本体进行任何其它改动，易于在工程上实现，并且实现费用低，安全可靠。
图1为本发明较优实施例的由电动汽车感应电机原系统构造内含磁链子系统的示意图。图2为由图1实施例电动汽车感应电机原系统的感应电机磁链逆系统构成原理图。图3为支持向量机逆的构成示意图。图4为图3支持向量机逆与电动汽车感应电机原系统构造观测器的示意图。
具体实施例方式为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。如图1至图4所示，根据本发明的较优实施例，总体来说，基于支持向量机逆的电动汽车感应电机磁链观测器，通过如下的方法来构造首先基于电动汽车感应电机原系统11的数学模型建立内含磁链子系统12的数学模型，该内含磁链子系统12的输入量与输出量之间满足电动汽车感应电机原系统11数学模型所确定的变量约束关系；
接着建立内含磁链子系统12的逆模型，即电动汽车感应电机磁链逆系统22 ；再采用支持向量机31和两个微分器S构成具有五个输入节点、两个输出节点的内含磁链子系统12的支持向量机逆32，支持向量机31具有七个输入节点和两个输出节点；再通过调整支持向量机31的向量系数和阈值，使支持向量机逆32实现电动汽车感应电机磁链逆系统22的功能；最后将支持向量机逆32串接于电动汽车感应电机原系统11之后构造成磁链观测器，即可实现对电动汽车感应电机磁链的实时检测。下面将结合图1至图4详细说明本发明较优实施例的基于支持向量机逆的电动汽车感应电机磁链观测器的构造原理和方式。步骤1:构造电动汽车感应电机原系统的内含磁链子系统参考图1,电动汽车感应电机原系统11的两个输入变量为定子电压Ua和U0 ,三个输出变量为定子电流ia、ie和转速ω-内含磁链子系统12的两个输入变量为待测磁链Ψα和Ψ0，七个输出变量为感应电机的可测变量定子电压Ua、U0、定子电流ia、ie、转速
以及可测变量定子电流的一阶导数4、 β'对电动汽车感应电机原系统11构造内含磁链子系统12的数学模型，电动汽车感应电机原系统11在两相静止α -β坐标系下的数学模型为
权利要求
1.一种电动汽车感应电机磁链观测器的构造方法，其特征在于，包括以下步骤 1)构造电动汽车感应电机原系统的内含磁链子系统，所述电动汽车感应电机原系统的输入变量为定子电压 和化，输出变量为定子电流和转速《 “所述内含磁链子系统的输入变量为待测磁链Ψ α和，输出变量为感应电机定子电压 、化、定子电流八、&、转速 '以及定子电流的一阶导数 2)建立所述内含磁链子系统的电动汽车感应电机磁链逆系统，该电动汽车感应电机磁链逆系统的输入为所述内含磁链子系统的七个输出变量，输出为所述待测磁链Ψα和ψ P ； 3)米用支持向量机和第一、第二微分器来构建支持向量机逆，该支持向量机逆的输入变量分别为所述定子电压&、化、定子电流U、 β和转速OJr,输出变量为所述待测磁链 和 Ψ e ·' 4)对所述支持向量机进行训练，获得所述支持向量机的向量系数和阈值以实现所述电动汽车感应电机磁链逆系统； 5 )将所述支持向量机逆串接于所述电动汽车感应电机原系统之后构造成磁链观测器。
2.如权利要求1所述的电动汽车感应电机磁链观测器的构造方法，其特征在于，步骤3)中，所述支持向量机的第一、第二和第三输入变量分别为所述支持向量机逆的输入变量中的定子电压…和定子电流，第四输入变量为所述定子电流八经过所述第一微分器的输出，第五输入变量为所述支持向量机逆的输入变量中的定子电流ia，第六输入变量为所述定子电流八经过所述第二微分器的输出；第七输入变量为所述支持向量机逆的输入变量中的转速所述支持向量机的输出变量为所述待测磁链Ψα和ΨΡ。
3.如权利要求1所述的电动汽车感应电机磁链观测器的构造方法，其特征在于，步骤4)中，所述支持向量机的向量系数和阈值的确定方法为先将定子电压^^加在所述电动汽车感应电机原系统的输入端，采集定子电流W、、转速以及磁链Ψ α、Ψ β ;再分别将定子电流iff、&离线求其一阶导数，组成支持向量机的训练样本集；并选取高斯核函数作为支持向量机的核函数，选取合适的正则化参数及核宽度，对支持向量机进行训练，从而确定支持向量机的向量系数和阈值。
全文摘要
本发明公开一种基于支持向量机逆的电动汽车感应电机磁链观测器的构造方法，首先构造电动汽车感应电机原系统的内含磁链子系统，再建立内含磁链子系统的电动汽车感应电机磁链逆系统，接着采用支持向量机和微分器来构建支持向量机逆，并对支持向量机进行训练，获得支持向量机的向量系数和阈值以实现电动汽车感应电机磁链逆系统，最后将支持向量机逆串接于电动汽车感应电机原系统之后构造成磁链观测器，实现对电动汽车感应电机磁链的在线实时检测，为感应电机矢量控制提供精确的磁链信息，提高电动汽车感应电机的工作性能。
文档编号H02P21/13GK103051275SQ20121049060
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者陈龙, 孙晓东, 江浩斌, 杨泽斌, 徐兴, 盘朝奉 申请人:江苏大学