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专利号: 2021108781860
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于凸空间滤波的动力电池化成过程状态估计方法,其特征在于,所述方法包括:

步骤一:获取动力电池化成工艺内的时滞DC/DC变换器电路系统的模型;

步骤二:根据步骤一获取到的时滞DC/DC变换器电路系统的模型,建立时滞DC/DC变换器电路系统的状态空间模型;

步骤三:获取时滞DC/DC变换器电路系统的初始状态空间参数矩阵以及初始状态量;

步骤四:根据步骤二建立的状态空间模型,由步骤三获取到的初始状态空间参数矩阵以及初始状态量得到k+1时刻预测步;

步骤五:根据初始状态空间参数矩阵以及初始状态量得到k+1时刻更新步;

步骤六:根据凸空间体约束条件,将k+1时刻预测步和更新步组成线性不等式组;

步骤七:采用线性规划对线性不等式组求解,得到k+1时刻状态空间模型的状态估计值。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤二包括:根据时滞DC/DC变换器电路系统的模型得到如下状态表达式:x(k+1)=Ax(k)+Ahx(k‑h)+Bu(k)+Dw(k)    (1)其中,系统状态量为 其中 和 分别为时滞DC/DC变换器电路系统充电模式与放电模式时的电感电流,v为时滞DC/DC变换器电路系统的输出电压;

T

系统输入量u(k)=[d1 d2 0] ,其中d1和d2分别为充电模式与放电模式时开关信号的占空比;w(k)表示未知但有界的扰动噪声, 其中 表示扰动噪声的最大界限值;

A表示时滞DC/DC变换器电路系统的状态空间矩阵,Ah表示时滞状态量的状态空间矩阵,h表示时滞步长,B表示输入矩阵,D表示扰动作用矩阵;

以充电模式电感电流测量值 和放电模式时电感电流测量值 以及系统的输出电压测量值v'作为状态空间模型的输出,同时加入测量噪声v(k)得到其输出方程:y(k)=Cx(k)+v(k)         (3)系统输出量为 其中 和 分别为充电模式与放电模式时电感电流测量值,v'为系统的输出电压测量值;

根据式(1)和式(3)建立时滞DC/DC变换器电路系统的状态空间模型为:v(k)表示未知但有界的测量噪声, 其中 表示测量噪声的最大界限值;C表示输出矩阵。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述时滞DC/DC变换器电路系统的状态空间矩阵 时 滞状 态量的 状态空间 矩阵输入矩阵 扰动作用矩阵 输出矩阵其中,Vin表示时滞DC/DC变换器电路系统的输入电压,Vm表示时滞DC/DC变换器电路系统的输出电压,KP1、KP2、KP3表示时滞DC/DC变换器电路系统中的PI控制器参数,其余L、C1、C2表示时滞DC/DC变换器电路系统中的对应元器件参数;

所述步骤三包括:

根据时滞DC/DC变换器电路系统中各元器件的实际参数值计算得到时滞DC/DC变换器电路系统的状态空间矩阵A和时滞状态量的状态空间矩阵Ah;

T

设定系统初始状态为零初始状态:x0=[0 0 0]。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤四包括:根据初始状态空间参数矩阵以及初始状态量,按如下公式得到k+1时刻预测步:其中X(k)是k时刻的状态可行集,k≥h,由式(1)推导得到x(k)至x(k‑h)的表达式,式(8)和式(9)分别给出了x(k)和x(k‑h)的表达式:

x(k)=Ax(k‑1)+Ahx(k‑h‑1)+Bu(k‑1)+Dw(k‑1)    (8)x(k‑h)=Ax(k‑h‑1)+Ahx(k‑2h‑1)+Bu(k‑h‑1)+Dw(k‑h‑1)    (9)将式(8)和式(9)代入式(1),可得:将式(10)带入式(7)得到:其中,1≤i≤h。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述步骤五包括:根据初始状态空间参数矩阵以及初始状态量按如下公式得到k+1时刻更新步:其中 为观测噪声和干扰,表示该噪声干扰满足有界约束;

将k+1时刻包含所有状态可行集的集合表示为X(k+1),即其中,X(k+1)表示k+1时刻预测步。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,凸空间体约束条件如下:其中X(k+1)=Set(M(k),α(k))={x(k+1):M(k)x(k+1)≤α(k)},表示可行集元素x(k)组成的凸空间体;

根据式(11)和式(12),将凸空间体约束条件表示成如下三个线性不等式:其中:

将式(15)~(17)整理后可得:其中:

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤七包括:根据式(19)得到x(k+1)的约束条件;

设置目标函数:

通过 与 分别得到k+1时刻第一个状态量的最大值和最小值;依次类推得到 第二与第三状态量的最大值和最小值,最后整合得到x(k+1)max,x(k+1)min;

整合得到k+1时刻状态空间模型的状态估计值,即为时滞DC/DC变换器电路系统的k+1时刻的状态估计值:

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述时滞DC/DC变换器电路系统包括电源、电容、电感以及PI控制器。

9.一种基于凸空间滤波的动力电池化成工艺内的时滞DC/DC变换器电路系统,其特征在于,所述时滞DC/DC变换器电路系统采用权利要求1‑8任一所述的方法对动力电池进行池化状态估计。