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。     

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。     

基于模糊控制补偿的支持向量机逆模型控制

支持向量机(SVM)具有很强的非线性逼近能力与泛化能力,文章研究了基于SVM的非线性系统逆模型辨识,并设计了基于模糊控制补偿的SVM逆控制系统.由SVM辨识的逆模型作为前馈控制器,形成直接逆模型控制器.同时,设计模糊控制器构成反馈补偿控制,克服逆模型的建模误差,提高系统鲁棒稳定性.仿真研究表明,SVM具有优良的逆模型辨识能力,基于模糊控制补偿的支持向量机逆控制系统的动态性能好、跟踪精度高、鲁棒稳定性强.     

支持向量机逆控制在两电机变频系统中的应用

针对两电机变频调速系统中非线性逆模型辨识困难的问题,提出基于支持向量机的逆系统控制新方法。在同步旋转坐标下,建立两电机变频系统的数学模型,并进行了可逆性分析。通过支持向量机回归的方法来辨识构造原系统α阶逆系统,将辨识出的逆系统串接在原系统之前构成伪线性复合系统,再设计附加闭环控制器进行控制。试验结果表明,该方法不依赖于系统模型,对电机参数摄动及负载扰动具有较强的鲁棒性。     

最小支持向量机在系统逆动力学辨识与控制中的应用

为克服支持向量机(support vector machine,SVM)在线辨识过程需要较大的内存开销的问题,该文将递推最小二乘法(recursive least square,RLS)与最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)回归相结合,利用RLS在线调整支持向量机的权向量和偏移量,实现了系统逆动力学模型的在线辨识。在获得逆动力学模型的基础上,设计了一种基于逆动力学递推最小二乘支持向量机的控制算法,利用RLS在线调整控制器参数。过热汽温辨识和控制的仿真结果表明,辨识出的逆动力学模型具有较高的精度,所设计的控制器能获得较好的控制性能和有较强的适应能力。     

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。     

基于最小二乘支持向量机的多变量逆系统控制方法及应用

为提高多变量、非线性和强耦合系统的动态特性和解耦能力,解决逆模型辨识问题,讨论了基于最小二乘支持向量机(least squares support vector machines,LS-SVM)的多变量逆系统解耦控制方法。通过分析LS-SVM的函数拟合特性,离线建立被控对象的非线性逆模型,将得到的逆模型直接串接在原对象之前,原系统被解耦成多个独立的单变量伪线性子系统。为克服直接逆模型的建模误差,提高系统鲁棒稳定性,提出了复合控制方法,其中直接逆模型作为前馈控制器,而用PID控制器作为反馈控制器。文中还分析了球磨机控制系统的特点,并进行了仿真控制研究,仿真结果表明该复合控制方法不依赖于系统的精确数学模型,且解耦能力强、鲁棒稳定性好、跟踪精度高。     

轴向磁轴承逆系统建模及模型参考自适应控制

该文采用逆系统理论与模型参考自适应理论结合的控制方法,对轴向磁轴承支承的转子系统这一非线性的控制对象进行建模及精确控制研究。在介绍轴向磁轴承的结构,推导出轴向悬浮力数学方程的基础上,对数学模型进行可逆性分析,得出了原系统的解析逆系统;将构造出来的逆与原系统串联复合成伪线性系统;采用模型参考自适应控制理论对伪线性系统进行了综合和仿真。仿真结果表明:这种控制策略能够实现轴向磁轴承的简单线性化,模型能按理想的指标运行,系统具有良好的动态和静态性能。     

基于α逆系统理论磁轴承数学模型及控制系统

采用α阶逆系统方法,对轴向混合磁轴承这一非线性控制对象进行线性化控制研究。介绍了轴向混合磁轴承的结构并分析了其工作原理,推导出轴向混合磁轴承吸力方程。在阐述了α阶逆系统方法的基础上,针对轴向混合磁轴承动力学模型分析了基于α阶逆系统方法线性化控制的可行性,推导出基于α阶逆系统方法的线性化算法,并设计了闭环系统控制器。最后利用Matlab软件环境,构建了仿真系统,针对系统的阶跃响应、转子起浮、抗干扰性能等进行了仿真和分析。仿真试验结果表明α阶逆系统策略能够对混合磁轴承数学模型精确线性化,设计的闭环控制系统具有良好的动、静态性能。     

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。     

基于最小二乘支持向量机逆系统的五自由度无轴承同步磁阻电机解耦控制

针对三自由度交直流混合磁轴承和二自由度无轴承同步磁阻电机构成的五自由度无轴承同步磁阻电机,实现磁轴承的径向悬浮力、轴向悬浮力、二自由度无轴承同步磁阻电机的径向悬浮力和电磁转矩的解耦控制是五自由度无轴承同步磁阻电机稳定运行和精确控制的必要条件。该文在介绍五自由度无轴承同步磁阻电机基本结构的基础上,建立了三自由度交直流混合磁轴承和二自由度无轴承同步磁阻电机的数学模型,进而建立了五自由度无轴承同步磁阻电机的状态方程,并进行了可逆性分析。采用最小二乘支持向量机所具有的小样本逼近和辨识拟合能力,得到五自由度无轴承同步磁阻电机逆模型,根据逆系统方法的基本原理,将复杂的原非线性多变量耦合系统解耦成多个单输入单输出伪线性系统,并设计了闭环PID控制器。仿真和实验表明,电机具有良好的速度和悬浮特性,这种解耦方法能够实现五自由度无轴承同步各个被控量之间的动态解耦,并且系统具有良好的动静态性能。     

在线无偏置LSSVM逆模型和PID的自适应复合控制

针对可逆非线性系统,结合逆控制与PID控制设计了一种自适应复合控制.将在线无偏置最小二乘支持向量机(ONB-LSSVM)用于系统的逆建模以提高逆模型的逆动态特性跟踪能力.在每个控制周期,控制信号南逆控制量与PID控制量按合成,合成比例自动调节.逆控制在高频段发挥较大作用,PID控制在低频段发挥较大作用.因此,该控制方法...     

在线递推支持向量机的磁轴承转子位移预测

研究了一种基于在线递推支持向量机的三相交流主动磁轴承转子位移实时预测方法。阐述了算法在线学习原理,建立了转子位移在线预测模型。该模型通过在线学习,形成理想的支持向量机结构,实现等效电流、等效磁链与转子位移的非线性映射,达到磁轴承转子位移的在线预测。仿真和实验结果表明所提算法具备较高的预测精度和较强的适应性。     

基于无偏LS-SVM的逆变器并联策略研究

逆变器并联系统是一个参数多变的复杂非线性系统。针对此问题,提出了基于无偏最小二乘(LS)支持向量机(SVM)的逆模型前馈控制。鉴于突发干扰、建模误差以及并联时系统环流严重等问题,对逆模型控制附加比例积分微分(PID)反馈补偿,并根据瞬时均流技术,提出一种新的分布式并联复合控制方案。实验结果表明,复合控制下的并联逆变系统波形畸变率低,静态误差小,均流效果好,可实现系统冗余。     

五自由度无轴承永磁同步电机非线性动态解耦控制

针对五自由度无轴承永磁同步电机这一强耦合性系统,提出一种最小二乘支持向量机(LS-SVM)α阶逆模型构建及其解耦控制方法.在给出了三自由度交直流磁轴承悬浮力方程和径向两自由度无轴承永磁同步电机转矩力、径向力方程基础上,建立了电机的五自由度状态方程.在分析系统可逆的情况下,将LS-SVM的非线性逼近能力与逆系统方法的解耦线性化相结合,对五自由度无轴承永磁同步电机进行解耦控制.仿真结果表明,使用该控制方法能使系统稳定运行,并且能够实现五自由度无轴承永磁同步电机各自由度之间的解耦控制,且具有良好的动静态性能.     

两电机变频系统的支持向量机广义逆内模解耦控制

针对两电机变频系统非线性强耦合的特点,提出基于支持向量机广义逆内模控制的方法。对工作在矢量控制方式下的两电机变频系统数学模型进行广义逆存在性分析,从而得出系统广义逆数学表达式。通过支持向量机来辨识原系统的广义逆系统,然后对复合后所得到的伪线性系统引入了内模控制。该方法结合了支持向量机在小样本上具有良好的非线性建模能力和泛化能力,以及内模控制器易于在线设计的优点,同时兼顾系统的鲁棒稳定性,从而可以有效提高系统的控制效果。仿真和实验结果表明,该方法具有良好的动静态解耦性能,对外界扰动亦有很强的鲁棒稳定性。     

电流驱动和电压驱动下实心磁路磁轴承的系统辨识EI北大核心CSCD

与叠片结构的磁轴承相比,实心磁路磁轴承除了能简化工艺外,还能保证结构强度,但实心材料中会有明显的涡流。用等效磁路法建立磁轴承模型时忽略了涡流的影响,导致理论模型和实际系统之间有较大的误差。为了获取磁轴承的精确模型,该文对一个实心磁路主动磁轴承在电流驱动和电压驱动下都做了系统辨识。磁轴承的理论模型在电流驱动下是二阶的,在电压驱动下是三阶的,但辨识结果是两者都需要用一个三阶模型来描述。涡流改变了电流驱动下模型的阶次,却只修正了电压驱动下模型的系数,说明电压驱动下建立的数学模型能更好地描述实际系统。     

电流驱动和电压驱动下实心磁路磁轴承的系统辨识

与叠片结构的磁轴承相比,实心磁路磁轴承除了能简化工艺外,还能保证结构强度,但实心材料中会有明显的涡流。用等效磁路法建立磁轴承模型时忽略了涡流的影响,导致理论模型和实际系统之间有较大的误差。为了获取磁轴承的精确模型,该文对一个实心磁路主动磁轴承在电流驱动和电压驱动下都做了系统辨识。磁轴承的理论模型在电流驱动下是二阶的,在电压驱动下是三阶的,但辨识结果是两者都需要用一个三阶模型来描述。涡流改变了电流驱动下模型的阶次,却只修正了电压驱动下模型的系数,说明电压驱动下建立的数学模型能更好地描述实际系统。     

单绕组磁悬浮开关磁阻电动机非线性解耦控制

针对单绕组磁悬浮开关磁阻电动机非线性、多变量、强耦合的特点,提出一种将支持向量机逆系统方法与内模控制相结合的非线性解耦控制策略。该方法通过支持向量机离线优化学习构建系统α阶逆模型,将优化的支持向量机逆模型与原系统复合,将其解耦成两自由度位移和转速伪线性子系统;为了提高系统的抗扰性和鲁棒性,对解耦后的伪线性系统引入非线性内模控制。仿真和实验研究验证了所提控制方法的有效性。     

基于最小二乘支持向量机左逆的两电机变频调速系统张力辨识策略

张力检测是实现两电机变频调速系统高性能控制及无传感器运行的关键。为实现两电机系统的张力辨识,在证明系统数学模型左可逆的基础上,针对其左逆辨识数学表达式较为复杂、存在参数时变和负载扰动的特点,提出最小二乘支持向量机(least squares support vector machines,LSSVM)左逆张力辨识策略。该策略采用LSSVM构造张力左逆辨识模型,实现简单,逼近精确。对其进行仿真及实验研究,结果表明,该策略辨识出的张力能快速、准确跟踪实际值,具有良好的鲁棒性,适用于两电机调速系统的张力辨识。