群优化支持向量机的磁轴承转子位移预测建模

为实现三自由度混合磁轴承转子位移自检测,提出了基于粒子群优化最小二乘支持向量机的转子位移预测建模方法。通过对该磁轴承电磁结构和工作原理的分析,基于等效磁路法构建了大气隙范围内的非线性模型。在此模型基础上,结合最小二乘支持向量机在有限样本下对高维非线性的拟合及预测能力,通过采集具有代表性的电流–位移样本数据,训练得到磁轴承位移预测模型。针对最小二乘支持向量机超参数选取问题,采用粒子群优化算法进行自动寻优,以提高预测模型的拟合和预测精度。最后将均值误差和绝对误差作为模型评价指标对所提方法进行对比仿真研究,并对结果进行了讨论,验证了预测建模和自检测方法的有效性。     

基于改进SPSO算法优化LS-SVM的六极径向混合磁轴承转子位移自检测技术

为解决磁轴承中采用电涡流传感器或霍尔传感器检测转子位移引起的磁轴承体积大、成本高、可靠性降低等问题,提出一种基于改进的简化粒子群算法优化最小二乘支持向量机位移预测模型的磁轴承转子位移自检测技术。介绍六极径向混合磁轴承的结构和工作原理,并推导其径向悬浮力的数学模型;基于支持向量机回归原理,建立六极径向混合磁轴承的控制线圈电流与转子位移之间的预测模型,并利用改进的简化粒子群算法优化了最小二乘支持向量机的性能参数,实现磁轴承的转子位移自检测。构建六极径向混合磁轴承系统转子位移自检测仿真模型,并进行起浮仿真实验,仿真试验结果证明了该方法的可行性。     

三自由度混合磁轴承转子位移智能自检测

实时精确的位移信息是磁轴承稳定悬浮的前提,位移传感器降低了系统性能,同时增加系统复杂性和成本。研究了一种基于自适应遗传优化支持向量机的三自由度混合磁轴承转子位移智能自检测方法。通过对该磁轴承结构和原理的分析,基于变刚度系数,构建了悬浮力模型;在此基础上,利用最小二乘支持向量机小样本学习特点、通用逼近能力,通过输入输出变量确定和有效样本数据采集,训练得到磁轴承位移自检测模型;针对支持向量机模型参数选取问题,引入自适应遗传算法进行自动寻优;为验证算法的有效性,引入均方误差和绝对误差作为性能指标对模型进行评价;最后通过位移自检测控制仿真和实验研究验证了所提方法具有较高的检测精度,可为磁轴承悬浮控制提供准确的位移信息。     

改进型SVM在轴向磁轴承转子位移自检测中的应用

磁轴承采用位移自检测技术能够减少磁轴承体积、降低成本和提高可靠性。提出了一种基于混合核函数最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测模型的磁轴承自检测技术。介绍了轴向主动磁轴承的工作原理并推导了其悬浮力的数学模型;在混合核函数LS-SVM回归原理的基础上,建立了控制线圈电流与转子位移之间的非线性预测模型,并优化了LS-SVM参数,实现了无位移传感器控制。构建了轴向主动磁轴承系统自检测仿真模型,针对所提自检测方法进行了仿真研究,仿真结果表明该模型能够准确预测转子轴向位移。进一步的试验结果表明,该方法具有良好的轴向位移自检测性能,实现了轴向主动磁轴承无位移传感器下稳定悬浮运行。     

基于改进连续隐马尔可夫模型的六极径向主动磁轴承转子位移软测量

针对磁轴承系统中位移传感器带来的成本高、体积大和可靠性差等问题,该文提出一种基于改进连续隐马尔可夫模型的六极径向主动磁轴承转子位移软测量的方法。首先介绍六极径向主动磁轴承的结构和工作原理,并用麦克斯韦张量法推导了径向悬浮力的数学模型。然后,分析连续隐马尔可夫模型的原理,并将其应用在磁轴承转子位移预测上。采用遗传算法优化连续隐马尔可夫模型的初始模型参数,同时采集位移和电流数据,并建立样本数据库,由此训练出改进的连续隐马尔可夫模型,建立六极径向主动磁轴承转子位移软测量模型。接着,构建该软测量模型的仿真系统,并进行转子的起浮和抗干扰等仿真分析,改进连续隐马尔可夫模型的预测精度可达实际值的93.37%,较传统连续隐马尔可夫模型提高了18.57%,综合预测能力和抗干扰性能更强。最后搭建实验平台进行验证实验,证明了该方法的可行性与可靠性。     

一种新型异极径向混合磁轴承参数设计及性能分析

为了提高现有的径向混合磁轴承在单位体积内产生的悬浮力大小以及降低磁轴承制造成本,设计了一种新型异极径向混合磁轴承。与现有磁轴承相比,该磁轴承具有结构紧凑、体积小、单位承载力大和功耗低等特点。首先分析了该磁轴承工作原理,并运用经典的等效磁路法建立了数学模型。据此数学模型分析了该磁轴承的最大承载力,同时给出了磁轴承参数设计方法。然后采用有限元仿真分析的方法和稳定悬浮及扰动试验对该磁轴承的相关参数和性能进行了分析及试验验证。仿真和试验结果表明:该新型径向混合磁轴承可产生的悬浮力大,悬浮力与电流以及转子位移的线性程度高,可达到设计要求。     

基于FPGA的飞轮磁轴承一体化控制系统设计

为了精简磁悬浮飞轮控制系统体积和功耗,介绍一种四轴飞轮磁轴承一体化控制系统及其现场可编程门阵列(FPGA)实现.将磁轴承控制器和功率放大器整合到一起,用单片FPGA实现含不平衡补偿的转子位移控制、电流控制以及三电平脉宽调制(PWM)算法.采用分时复用浮点运算IP核的方式实现控制算法.为均衡运算速度和资源消耗,提出一种A/D转换器精确度和浮点IP核数据精确度的选择方法.提出一种增量式算法,仅用乘加单元和查找表即可实现不平衡补偿算法中的三角函数值的在线计算.介绍三电平PWM的FPGA实现方法以及转子位移信号的自动标定方法.实验结果表明,一体化控制器可以达到0～7 000 r/min转速范围内飞轮径向位移不超过保护间隙10％的控制效果.四轴飞轮磁轴承控制任务可以用单片FPGA以小于20万逻辑门的资源消耗实现.     

三自由度混合磁轴承最小二乘向量机逆模辨识与解耦控制

为实现三自由度混合磁轴承高精度非线性解耦控制,提出一种基于最小二乘支持向量机的逆模辨识和解耦控制策略。通过分析逆系统的存在性,利用支持向量机的拟合能力,离线建立初始逆模型,并根据系统输入与模型输出的偏差信息,对初始逆模型进行在线校正,以使其能适应对象的变化;在此基础上,将校正后的逆模型作为前馈控制环节与原系统串联构成伪线性系统,设计PID控制器作为反馈控制环节对磁轴承系统进行复合控制。仿真结果表明逆模型辨识精度高,复合控制效果好。     

磁悬浮开关磁阻电机转子位移/位置观测器设计

为探索磁悬浮开关磁阻电机高性能无传感器控制,研究了一种基于最小二乘支持向量机的转子位移/位置观测器设计方法。该方法在对磁悬浮开关磁阻电机数学模型进行状态空间变换的基础上,采用最小二乘支持向量机设计转子位移/位置观测器。阐述了观测器设计原理,对观测器的稳定性进行分析,给出了观测器离线训练和在线学习的实施步骤。最后通过仿真和实验对所提方法进行了验证。结果表明,所设计观测器具备较好的观测效果,能够实时准确地观测出转子位移和位置,从而可实现无传感器控制。     

新型永磁偏置轴向磁轴承的原理分析与参数设计

研究了一种新型结构的永磁偏置轴向磁轴承,分析其结构和工作原理;利用等效磁路法推导出该型磁轴承的承载力、电流刚度以及位移刚度的数学表达式;给出了包括磁极面积、控制绕组及定转子结构等主要参数的设计和计算方法,对设计结果进行了电磁场仿真分析,结果表明:该型磁轴承结构紧凑、控制方便,适用于高速低功耗的场合。     

磁悬浮轴承发展及关键技术研究现状

磁轴承具有无摩擦磨损、转子位移精度高、可支承转速高、无需润滑油、寿命长等优点,在能源、交通、机械、生命科学等领域具有广阔的应用前景。首先介绍了磁轴承的基本工作原理和分类,以及在某些特定工作场合的优势和特点,然后综述了磁轴承从出现至今的中外发展现状,归纳了在磁轴承研究中的关键技术,最后提出了磁轴承今后的研究发展方向。     

交流径向-轴向六极混合磁轴承结构及其悬浮力特性分析

为降低三极混合磁轴承径向悬浮力的非线性并进一步降低磁轴承的功耗和成本,提出一种交流径向–轴向六极混合磁轴承。首先介绍交流径向?轴向六极混合磁轴承的结构和工作原理,推导其径向、轴向悬浮力的数学模型;其次,根据数学模型重点分析径向悬浮力线性度及耦合特性,利用有限元分析软件分别对其径向、轴向悬浮力进行仿真分析验证,并与三极混合磁轴承作相关参数对比。最后构建实验平台进行悬浮和扰动测试。研究结果表明:交流径向?轴向六极混合磁轴承径向悬浮力模型可等效为线性模型;轴向位移产生的磁阻力能将转子稳定悬浮于轴向平衡位置。     

利用场路结合方法分析磁轴承悬浮力

针对磁轴承悬浮力分析比较复杂的问题,提出利用场路结合分析磁轴承悬浮力的方法.基于磁路法推导了径向磁轴承悬浮力的线性化模型,针对具体的磁轴承系统,利用有限元法分析了磁轴承能够满足线性化模型的偏置电流选择范围和磁轴承转子偏移范围,通过最小二乘法修正了线性化模型的电流刚度系数和位移刚度系数,并对超出线性化模型范围的悬浮力进行...     

基于支持向量机的开关磁阻电机转子位置在线建模

针对开关磁阻电机离线转子位置估计器在实际工程应用中可能存在预测精确度变差的问题,提出了一种基于近似支持向量回归机的在线转子位置预测模型。根据支持向量回归机在线建模的原理,充分考虑电机的实际运行状况,结合在线预测模型对收敛速度与预测精确度的要求,提出了基于灰色关联的加权分类近似支持向量回归机模型。该模型由于只需求解线性方程组,具有计算简单快速的优点。基于灰色关联度的在线动态训练样本集的选取由于考虑了样本的时间与空间特性,使得模型具有良好的泛化性。实验结果表明:只需较小的训练样本集,便可实现电机转子位置的准确估计。     

考虑涡流效应的多气隙永磁偏置轴向磁轴承动态刚度系数研究

为了对立式转子的轴向位置进行控制,并利用永磁偏置力来克服转子的重力,提出了一种多气隙的永磁偏置轴向磁轴承。由于轴向磁轴承的定转子铁心均为实心结构,由交变磁场所引发的电涡流将对磁轴承的刚度系数造成显著影响。采用了单元有效磁阻模型,建立了轴向磁轴承动态电流刚度的数学模型和建立了考虑涡流效应的二维瞬态电磁场有限元仿真模型。有限元仿真结果证明了所建立的动态电流刚度数学模型的正确性,也表明了轴向磁轴承的位移刚度受涡流的影响较小,永磁偏置力在各个频率段均维持恒定。     

基于在线最小二乘支持向量机回归的电力系统暂态稳定预测

提出了一种基于在线最小二乘支持向量机回归的电力系统暂态稳定预测方法。分析了标准最小二乘支持向量机回归算法用于在线预测时存在的主要问题，然后根据分块矩阵求逆定理对标准算法进行改进，实现支持向量的递推式求解，提高了算法的学习效率。为了满足实际多机系统在线稳定预测的要求，引入轨迹聚合技术对多机轨迹进行聚合，进一步减少了计算量。在轨迹降阶的基础上，根据EEAC理论，通过识别聚合轨迹的动态鞍点来判断轨迹的稳定性。最后，以电科院7机系统和我国西北电网为例进行仿真分析，从预测精度和计算时间两方面验证了方法的有效性。     

新型结构永磁偏置轴向磁轴承研究

研究了一种新型结构的永磁偏置轴向磁轴承,分析其结构和工作原理;利用等效磁路法推导出该型磁轴承的承载力、电流刚度以及位移刚度的数学表达式;给出了包括磁极面积、控制绕组及定转子结构等主要参数的设计和计算方法,利用有限元软件对设计结果进行了三维仿真分析,理论分析和仿真结果表明:该型磁轴承结构紧凑、控制方便,适用于高速低功耗的场合.     

基于Bang-Bang+前馈策略的磁轴承执行器失效故障容错控制

对于传统磁轴承系统,发生单个下执行器失效故障后,悬浮的转子通常会与保护轴承发生碰撞,影响运行稳定性,甚至导致悬浮系统失稳,危害系统安全运行。在不改变磁轴承硬件架构的基础上,通过容错控制可以避免该碰撞,对于提高系统可靠性具有重要意义。为此,该文首先建立考虑部分执行器故障的两自由度转子动力学模型,提出针对上执行器的Bang-Bang控制算法,实现了故障磁轴承侧转子回到平衡位置的时间最优控制,并结合前馈控制使转子在BangBang控制结束后直接达到稳定状态。仿真和实验结果表明,在全转速范围内故障侧最大位移幅值与转子正常轴振幅值相差不超过0.04mm,且转子在0.2s内恢复至稳定悬浮,故障侧轴承座振动加速度在0.03s内恢复到正常幅值,避免了定转子碰撞,证明了该算法的有效性。     

基于PID的多电发动机磁轴承控制系统设计与验证

磁轴承控制是磁轴承的关键技术之一,其控制品质决定了磁轴承能否支撑发动机转子稳定运转。通过某小型多电发动机研制,设计研制了磁轴承控制系统。采用PID控制算法,实现了磁轴承悬浮与运转,控制性能达标。详细论述了PID控制算法对磁轴承刚度、阻尼的影响,通过模拟转子实验和多电发动机的整机运转实验,验证了PID控制系统技术可以实现磁轴承控制品质。     

永磁同步电机转子位置提取近似分类支持向量机灰色预测方法

针对单一灰色预测方法下磁特性曲线建模对电机不同运行状态区分能力差、概括性不强,由此导致估计误差较大的问题,提出基于支持向量机分类细化特性曲线区,提高用以灰色GM(1,1)预测建模数据指数光滑度,改善转子信息估计精度的灰色近似支持向量机分类预测算法.将此预测方法用于永磁同步电机的矢量控制当中,数值仿真结果证明,引入先期近似支持向量机分类算法后的转子位置灰色预测法可以在较少测试数据集上达到较高的估计精度.