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专利号: 2021103629710
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-05-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种车载磁悬浮飞轮电池系统的控制方法,其特征在于:支持向量机模块(5)输出x轴方向的位移预测值x^、y轴方向的位移预测值y^,所述x^和* *

y^分别与位移参考值x 、y进行比较,得到误差ex和ey,依次经PID模块、力电转换器、Clark变换、逆变器,产生三相电流实际值,控制飞轮转子稳定悬浮;

将所述位移预测值x^、y^与其被采集到的时刻相对应,构成原始信号f(t),输入VMD分析模块(8)进行分解,得到输出IMF信号的模态分量{u′n}和中心频率{ω′n},经神经网络模块(9),输出包含转子裂纹信息的数据。

2.根据权利要求1所述的车载磁悬浮飞轮电池系统的控制方法,其特征在于,所述VMD分析模块(8)进行分解的过程为:S1,原始信号f(t)的构造框架为:

1)利用Hilbert变换,得到: 其中,un(t)为第n个本征模态函数,δ(t)为冲击函数,j为复数单位,t表示时刻;

2)将相应的本征模态函数调制到基频带: 其中 为各个本征模态函数中心频率的指数项;

3)计算基频带一阶导数的L2‑范数的平方,估计出相应的本征模态函数的带宽,将约束变分问题表述为: 其中,n为需要分解的模态个数,{un}={u1,u2,...,un}表示所有本征模态函数un的集合,{ωn}={ω1,ω2,...,ωn}表示各个本征模态函数中心频率ωn的集合, 为求偏导;

S2,利用Lagrange算子λ和二次惩罚因子α,将约束变分问题转变为非约束变分问题,利ite+1 ite+1

用乘法算子交替方向法不断更新un 、ωn 和λite+1,其中ite为迭代的次数;

利用 和 更新un和ωn,再令n=n+1,重复更新un和ωn;利用 更新λ,直到满足输出最终的{u′n}和{ω′n};

其中, 为第ite次迭代计算的第n个本征模态函数的频域表达式;ω为角频率;f(ω)是信号f(t)的频域形式; 是f(ω)的共轭形式,上标^均表示共轭形式;τ为步长,e为精度收敛判据,且e>0。

3.根据权利要求1所述的车载磁悬浮飞轮电池系统的控制方法,其特征在于,当转子裂纹信息的数据在1/3和1/2亚临界转速区域内出现2倍和3倍高频分量,即判断转子出现裂纹。

4.根据权利要求1所述的车载磁悬浮飞轮电池系统的控制方法,其特征在于,支持向量机模块(5)输出x轴方向的位移预测值x^、y轴方向的位移预测值y^,具体为:N1组等效电流ix、iy作为初始数据,输入训练样本集子模块(51),组成初始样本集ik1={ix,iy},将初始样本集ik1={ix,iy}输入预处理子模块(52),数据预处理对初始样本集ik1中的数据去除异常数据,保证样本数据的可靠性,得到训练样本集ik={ix2,iy2},通过训练样本集与核函数方法对支持向量机子模块(53)进行训练,输出为转子位移预测集yk,由此可得到样本集{(ik,yk),k=1,2...N2},其中N2为训练样本集中样本总数。

5.根据权利要求1所述的车载磁悬浮飞轮电池系统的控制方法,其特征在于,所述位移预测值满足如下关系式:

其中,K(ik,ix)、K(ik,iy)为核函数,且φ()为非线性映射函数,σ为核参数,αk为拉格朗日乘子,b为函数偏置,ix、iy为等效电流,ik为训练样本集,N2为训练样本集中样本总数。

6.根据权利要求1所述的车载磁悬浮飞轮电池系统的控制方法,其特征在于,误差ex和ey采用均方根误差:

其中,L为时间长度。

7.根据权利要求2所述的车载磁悬浮飞轮电池系统的控制方法,其特征在于,对于un的更新问题:

在L2‑范数下,式(1)变换到频域:令式(2)的第一项中ω=ω‑ωn,则:将式(3)转化为非负频率积分的形式:

8.根据权利要求1所述的车载磁悬浮飞轮电池系统的控制方法,其特征在于,神经网络模块(9)的神经网络具有3层前馈网络结构,包括8个输入节点、4个输出节点和18个隐含节点。