基于LSSVM的开关磁阻电机转子位置估算

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转子位置估算算法

永磁同步电机（PMSM）转子位置估算算法是控制系统中至关重要的一个环节，因为它直接影响到系统的稳定性和性能。

在实际应用中，常用的转子位置估算方法可以分为以下几类：
1. 基于基波模型和磁场定向控制（FOC）的方法：这种方法通过分析定子电流的基波分量，可以间接估算出转子位置。

首先需要通过反Park变换和反Clark变换将定子电流转换为dq轴电流，然后通过积分计算出dq轴电角度，最后根据电角度与转子位置角的关系求出转子位置。

2. 基于滑模观测器（Sliding Mode Observer, SMO）的方法：滑模观测器是一种非线性观测器，可以通过对定子电流和电压进行积分，估算出转子位置和速度。

这种方法具有较好的动态性能和鲁棒性，但对系统噪声敏感。

3. 基于扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）的方法：扩展卡尔曼滤波是一种基于递推的估计方法，可以通过对系统模型和噪声协方差进行估计，实现对转子位置和速度的高精度估算。

这种方法具有较强的鲁棒性和抗噪声能力，但计算复杂度较高。

4. 基于高频信号注入的方法：这种方法通过在定子电流中注入一定频率的信号，然后检测转子位置敏感器输出的相位变化，从而估算出转子位置。

这种方法具有较好的实时性和准确性，但对硬件要求较高。

5. 基于单神经元自适应PID控制的方法：单神经元自适应PID控制器可以实现对转子位置和速度的自适应调节，从而实现对转子位置的估算。

这种方法具有较强的鲁棒性和自适应性，但计算复杂度较高。

基于LSSVM的多输入多输出开关磁阻电机建模

４３．５Ａ、６．５８。、２９Ａ，误差均较小，从而验证该文提出的建模方法的正确性和有效性。
关键词：开关磁阻电机；最小二乘支持向量机；多输入多输出；非线性建模
ＤｏＩ：１０．１５９３８／ｊ．ｅｍｃ．２０１５．０６．００７
ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＬＳＳＶＭｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆＳＲＭ．ａｎｄｔｈｅｉｎｐｕｔｓｏｆＬＳＳＶＭａｒｅａｎｇｌｅａｎｄｌｕｆｘ，ａｎｄ，ｏｕｔｐｕｔｓａｒｅｃｕｒｒｅｎｔ，ｔｏｒｑｕｅａｎｄｌｕｆｘｐａ￣ｉＭｄｅｉｖｒａｔｉｖｅｓｏｆｔｈｅａｎｇｌｅ，ｗｈａｔ ’ Ｓｍｏｒｅ，ｔｈｉｓｍｕｌｔｉ－ｏｕｔｐｕｔＬＳＳＶＭａｖｏｉｄｓｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｅｒｒｏｒｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｃｏｍ—
电机与控制学报
ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ
Ｖ０１．１９Ｎｏ．６
２０１５年６月
Ｊｕｎｅ２０１５

开关磁阻电机初始位置估算技术的研究

开关磁阻电机初始位置估算技术的研究摘要：近年来，永磁同步电机广泛应用于工业应用中，但是制造工艺需要消耗稀土资源，考虑到稀土材料的高成本和有限的供应，开关磁阻电机(switched-reluctance-motor，SRM)以自身的双凸极结构同时配备高磁导率硅钢片脱颖而出，其在调速时可以频繁启动，最小限度的影响电机自身性能，其结构设计独特等优点，在实际应用中主要应用于新能源电动车，航空电机，起重机等场合。

通常SRM通过机械式转子位置传感器提供的位置信号，然后通过公式转换、编程计算得到转子位置信息。

传统的位置传感器不但使电机结构变得复杂，而且使系统的可靠性和环境适应性变低，维护困难，电机体积增加，成本增加，限制了SRM的适用范围。

本文对开关磁阻电机初始位置估算技术进行分析，以供参考。

关键词：开关磁阻电机；无位置传感器；初始位置估计引言开关磁阻电机的结构与传统交、直流电机有着根本的区别，由硅钢片叠压形成的转子上既无绕组也无稀土材料制作的永磁体；定子上则绕有简单集中的线圈，整个机械结构相对简洁。

SRM的起动转矩较大，转矩/电流比较高，所以常用于频繁起动的场合。

然而，对于开关磁阻电机而言，位置传感器在恶劣环境中容易损坏，造成电机无法正常运行；同时，位置传感器的存在将会增加系统的成本和复杂度，从而降低系统的可靠性，使得SRM的推广应用受到限制。

1开关磁阻电机直接转矩控制方法开关磁阻电机驱动系统是从20世纪80年代迅速发展起来的一种新型调速电机驱动系统,由开关磁阻电机(以下简称SRM)、功率变换器、控制器和检测器4个部分组成。

它的结构十分简单坚固,而且调速范围和调速性能都具有比较优秀的表现,系统的可靠性高,是各国研究和开发的热点之一。

转矩控制性能的好坏直接决定了电机驱动系统的性能。

相电流的非线性变化以及由脉冲转矩叠加而成的合成转矩不是恒定值,是SRM转矩脉动的根源,尤其在电机低速运行时,转矩脉动更加明显。

首次介绍了在传统SRM中应用直接转矩控制(以下简称DTC)的方法,而其他学者则多是以此研究为基础进行深入的。

基于支持向量机的开关磁阻电机转子位置在线建模

基于支持向量机的开关磁阻电机转子位置在线建模司利云;林辉【摘要】For off-line rotor position estimation accuracy of switched reluctance motor ( SRM) in practical application might become poor, online rotor position prediction model based on proximal support vector regression ( PSVR) is proposed. According to the online modeling principle of SVR, fully considering the motor actual operation condition, combined with the convergence speed and prediction accuracy require-ments of online prediction model, weighted proximal SVR machine via classification ( WCPSVR) based on grey correlation is presented. This model only needsto solve linear equations, with the advantages of simple and fast calculation. Online dynamic set of training samples based on grey correlation degree was selected takin g into account the samples’ characteristics of time and space, so it made the model has a good generalization. Experimental results show that this on-lining prediction model realizes accurate pre-diction of rotor position using a smaller set of training samples.%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。

一种基于SVM的开关磁阻电机故障检测方法

一种基于SVM的开关磁阻电机故障检测方法戴婷;李军【摘要】A new method of fault diagnosis for switched reluctance motor based on support vector machine was proposed. The wavelet analysis was applied to extract fault characteristic information. Support vector machine was used to classify and identify the characteristic signal. IGBT is the critical component in power converters for switched reluctance motor. Through simulation experiments, it is proved that the common fault of IGBT element such as open circuit, short circuit, performance deterioration etc. , can be accurately identified.%提出了一种基于支持向量机的开关磁阻电机故障检测方法，通过对相关信号的小波变换，提取故障特征信息，通过支持向量机对特征信号分类辨识。

IGBT是开关磁阻电机功率变换器中的关键元件，通过试验仿真验证该方法能准确辨识IGBT元件的开路、短路、性能偏移等故障。

【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P37-39,44)【关键词】开关磁阻电机;支持向量机;故障检测;小波分析【作者】戴婷;李军【作者单位】浙江理工大学机械与自动控制学院，浙江杭州 310018;上海大学机电工程与自动化学院，上海 200072; 台州学院机械工程学院，浙江台州 318000【正文语种】中文【中图分类】TM352;TP206+.30 引言开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor， SRM)的系统可靠性高，主要源自功率变换器各相主电路之间及电机本体中各相磁路之间相互独立的工作特性。

基于LSSVM的多输入多输出开关磁阻电机建模

基于LSSVM的多输入多输出开关磁阻电机建模徐宇柘;曹彦萍;钟锐【摘要】针对开关磁阻电机(SRM)非线性建模中多变量输出累积误差问题,根据实测样机数据,采用最小二乘支持向量机(LSSVM)方法,建立了非线性多输入多输出(MIMO) SRM模型.与传统LSSVM法SRM模型相比在结构上进行了改进,该模型中LSSVM的输入为角度、磁链,输出为电流、转矩及磁链对角度的偏导,此多输入多输出LSSVM避免了以往多个单输出LSSVM组合造成的累积误差.在SIMULINK 中用S函数实现了LSSVM模型的仿真.实验结果表明,仿真电流波形和实测电流波形一致,实测峰值电流42A、峰值角度6.36°及关断角电流29A时,仿真的3个相应参数为43.5A、6.58°、29A,误差均较小,从而验证该文提出的建模方法的正确性和有效性.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2015(019)006【总页数】6页(P41-46)【关键词】开关磁阻电机;最小二乘支持向量机;多输入多输出;非线性建模【作者】徐宇柘;曹彦萍;钟锐【作者单位】山东省海洋环境监测重点实验室,山东青岛266001;山东省科学院海洋仪器仪表研究所,山东青岛266001;东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心,江苏南京210096;东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心,江苏南京210096;东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】TM3520 引言作为一种无需稀土材料的无刷直流电机，开关磁阻电机(SRM)具有结构简单、转矩大、成本低等突出特点，并在宽广的速度和功率范围内都能保持较高效率［1］。

近年来，随着稀土资源的日益减少，永磁无刷电机成本日益上升，SRM已逐渐引起电动车行业的重视［2－3］。

精确的SRM模型是电动车应用研究与控制的基础。

但是由于SRM定转子的双凸极结构，使其呈现出高度非线性及多变量耦合的特点，因此，使用传统建模方法很难得到精确的电机模型。

基于 SVM 的开关磁阻电动机 PID 直接转矩控制

基于 SVM 的开关磁阻电动机 PID 直接转矩控制佚名【摘要】针对一般开关磁阻电动机直接转矩控制采用滞环控制所存在的较大转矩脉动的问题，结合空间矢量调制（ SVM）技术，提出一种基于SVM的开关磁阻电动机PID直接转矩控制的方法，转矩环采用PID控制，PID输出作为参考电压矢量，由于电压矢量与转矩近似成正比关系，故实现了转矩的连续控制。

为了验证该方法的有效性，对开关磁阻电动机一般直接转矩控制及基于SVM的PID直接转矩控制进行了仿真，仿真结果表明基于SVM的PID直接转矩控制能够精确控制转矩，转矩脉动小于一般的直接转矩控制。

%Combining the space vector modulation technology to solve the bigger torque ripple problem of the conventional direct torque control with the hysteresis loop control in this paper .A direct torque PID control was presented of switched reluctance motor based on SVM ,which can control the torque continu-ously with the PID torque loop ,because torque is approximately proportionate to the voltage vector deter-mined by the torque PID controller .The simulation was accomplished to verify the validity of the proposed method of the conventional direct torque control and the direct torque PID control ,the simulation results showed that the direct torque PID control based on SVM can control the torque accurately ,torque ripple is less than the conventional direct torque control .【期刊名称】《蚌埠学院学报》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P1-3,7)【关键词】开关磁阻电动机;直接转矩控制;PID直接转矩控制;空间矢量调制;转矩脉动【正文语种】中文【中图分类】TM352开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor，简称SR电动机)结构简单、运行可靠、调速范围宽广、起动性能优良，故应用广泛。

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在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中利用ｓ函数建立仿真系统，结果表明，在高速、低速、负载突变的情况下，ＬＳＳＶＭ位置估算模块的平均误差在０．１。以内，说明其训练速度快，泛化能力强，精度高，鲁棒性好．
ＸｕＹｕｚｈｅＣａｏＹａｎｐｉｎｇＺｈｏｎｇＲｕｉＱｕＹａｎＰｅｎｇＦｕｌｉｎ
（ＮａｔｉｏｎａｌＡＳＩＣＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｅｔ：Ｔｏａｖｏｉｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｈａｔｔａｐｏｓｉｉｏｔｎｓｅｎｓｏｒｅａｓｉｌｙｆａｌｌｓｏｆｆｏｒｂｅｃｏｍｅｓｂｒｅａｋｄｏｗｎｗｈｅｎａ
ｓｗｉｔｃｈｅｄｒｅｌｕｃｔａｎｃｅｍｏｔｏｒ（ＳＲＭ）ｏｐｅｒａｔｅｓｉｎａｄｖｅｒｓｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓ
ｐｕｌｓｅｍｅｈｏｔｄ．Ｔｈｅｏｐｉｍａｔｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｃｈｏｓｅｎｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｃｒｏｓｓ — ｖａｌｉｄａｔｉｏｎｍｅｈｏｔｄａｎｄｈｅｔｔｒｙｉｎｇｍｅｈｏｔｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｈｔｈｅｔｐｏｓｉｉｔｏｎｅｓｉｔｍａｔｏｒｂｙｕｓｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｄｂａｃｋ— ｐｒｏｐａｇａｉｏｔｎｎｅｕｒａｌｎｅｔ —
Ｖｏ１．４３ＮＯ．２
Ｍａｒ．２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１— ０５０５．２０１３．０２．０１５
基于ＬＳＳＶＭ的开关磁阻电机转子位置估算
３０８
东南大学学报（自然科学版）
第４３卷
简单的优势．在恶劣环境下，位置传感器可能会脱落，造成安全隐患，降低了系统的可靠性ｊ．
ＬＳＳＶＭ是支持向量机的一种改进，它将传统ＳＶＭ中的不等式约束改为等式约束，且将误差平方和损
ｉｓ仃ａｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐｒｏｔｏｔｙｐｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｈｉｃｈｒｅａｏｂｔｍｎｅｄｆｒｏｍｉｍｐｒｏｖｅｄＤＣ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作为一种无需稀土材料的直流电机，开关磁阻电机（ｓｗｉｔｃｈｅｄｒｅｌｕｃｔｎｃａｅｍｏｔｏｒ，ＳＲＭ）具有结构简
源的日益减少，永磁无刷电机成本Ｅｔ益上升，ＳＲＭ
已逐渐引起电动车行业研究人员的重视．然而，位置传感器的引入不仅增加了电机结构的复杂性，又给安装、调试带来很大不便，严重削弱了ＳＲＭ结构
ａｔｅｓｕｎｄｅｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄ，ｌｏｗｓｐｅｅｄｎｄａｌｏａｄｓｕｄｄｅｎｃｈｎｇａｅｃｏｎｄｉｉｏｔｎ，ｉｎｄｉｃａｉｎｔｇｈｅｔｆａｓｔｒａｔｉｎｉｎｇ，ｈｉｇｈｇｅｎｅｒａｌｉｚａｉｏｔｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ｉｍｐｒｏｖｅｄａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｇｏｏｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｏｆＬＳＳＶＭｅｓｉｔｍａｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｔｃｈｅｄｒｅｌｕｃｔｎｃａｅｍｏｔｏｒ；ｌｅａｓｔｓｑｕｒｅａｓｓｕｐｐｏ￣ｖｅｃｔｏｒｍａｃｈｉｎｅ；ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｓｉｔｍａｔｏｒ
ｓｕｐｐｏ￣ｖｅｃｔｏｒｍａｃｈｉｎｅ（ＬＳＳＶＭ）ｆｏｒｈｅｔｒｏｔｏｒｐｏｓｉｉｔｏｎｅｓｔｉｍａｔｏｒｏｆｈｅｔＳＲＭｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＬＳＳＶＭ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＳｏｕｈｅｔａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）
第４３卷第２期
２０１３年３月
东南大学学报（自然科学版）
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｉｔｏｎ）
关键词：开关磁阻电机；最小二乘支持向量机；位置估算中图分类号：ＴＭ３５２；ＴＭ３０７文献标志码：Ａ文章编号：１００１— ０５０５（２０１３）０２－Ｉ）３Ｏ７＿（）５
ＲｏｔｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｓｗｉｔｃｈｅｄｒｅｌｕｃｔａｎｃｅｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｏｎＬＳＳＶＭ
ｌｖ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒｈｅｔｅｒｏｒｏｆｈｅｔｔｅｓｔｓｍｐａｌｅｄｅｃｒｅａｓｅ６４．５％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｈｔｈｅｔｒａｔｉｎｉｎｇｓｍｐａｌｅ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｉｏｔｎｓｙｓｔｅｍｏｆＬＳＳＶＭｅｓｉｔｍａｔｏｒｉｓｂｕｉｌｔｉｎＳｉｍｕｌｉｎｋｂｙｕｓｉｎｇＳｆｕｎｃｉｔｏｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｒｅ — ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｈａｔｔｈｅｔｍｅａｎｅｒｏｒｏｆｐｏｓｉｉｏｔｎｅｓｉｍａｔｔｏｒｕｓｉｎｇＬＳＳＶＭｉｓｌｅｓｓｈａｔｎ０．１。ｗｈｅｎＳＲＭｏｐｅｒ－
反向传播神经网络（ＢＰＮＮ）的位置估算相比，ＬＳＳＶＭ的训练时间缩短了７２％，训练样本的均方误差减小了７．８％，测试样本均方误差减小了１９．６％，且测试样本误差较训练样本减小６４．５％．
单、转矩大、成本低等特点，并在宽广的速度和功率范围内都能保持较高效率．近年来，随着稀土资
收稿日期：２０１２－０９－０１．作者简介：徐宇柘（１９８２一），男，博士生；钟锐（联系人），男，博士，副研究员，ｒａｙ＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１２７７０２６，６１２０１０３４）、江苏省自然科学基金资助项目（ＢＫ２０１０１６７）．引文格式：徐宇柘，曹彦萍，钟锐，等．基于ＬＳＳＶＭ的开关磁阻电机转子位置估算［Ｊ］．东南大学学报：自然科学版，２０１３，４３（２）：３０７—３１１［ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１— ０５０５．２０１３．０２．０１５］
（ＭＳＥ）ｏｆｈｅｔｒｔａｉｎｉｎｇｓｍｐａｌｅａｎｄｔｈａｔｏｆｈｅｔｔｅｓｔｓｍｐａｌｅｄｅｃｒｅａｓｅｂｙ７．８％ａｎｄ１９．６％，ｒｅｓｐｅｃｉｔｖｅ —
徐宇柘曹彦萍钟锐屈严彭富林
（东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心，南京２１００９６）（东南大学电子科学与工程学院，南京２１００９６）
摘要：针对开关磁阻电机（ＳＲＭ）中位置传感器在恶劣环境下存在脱落、故障的隐患，提出了基于最小二乘支持向量机（ＬＳＳＶＭ）的ＳＲＭ转子位置估算方法．利用改进的电压脉冲法获取电机磁特性数据，将交叉验证法与凑试法相结合以选取合适参数，并对ＬＳＳＶＭ进行训练．与改进的