第12卷第4期2008年7月电机与控制学报ELECTRICMACHINESANDCONTROLVol112No14July2008开关磁阻电机调速系统BP神经网络建模杨先有,易灵芝,段斌,彭寒梅(湘潭大学信息工程学院,湖南湘潭411105摘要:为了实现开关磁阻电机调速系统(SRD的准确动态仿真,在测取准确磁特性样本数据基础上,利用神经网络所具有的非线性映射能力,采用基于Levenberg2Marqvardt算法的BP神经网络,建立了开关磁阻电动机的非线性模型,并在MATLAB仿真平台上搭建SRD系统动态仿真模型。仿真实验表明,与常规线性SRD动态仿真模型相比,采用BP神经网络的SRD动态仿真模型转矩脉动小,具有稳定性好,鲁棒性强的特点。关键词:开关磁阻电动机;非线性模型;神经网络;建模:TM352;TP183文献标识码:A:1007-449X(200804-0447-04ModelingswitchedreluctancedrivingwiththeBPneuralnetworkYANGXian2you,YILing2zhi,DUANBin,PENGHan2mei(CollegeofInformationEngineering,XiangtanUniversity,Xiangtan411105,ChinaAbstract:ToprovidetheaccuratedynamicsimulationoftheSwitchedReluctanceDriving(SRD,Aftermeasuringtheaccurateflux2linkagedata,thenonlinearmodelofSwitchedReluctanceMotor(SRMwasfounded,whichmadeuseofnonlinearmappingabilityofBPneuralnetworkbasedonLevenberg-Mar2quardtarithmetic.BasedontheBPneuralnetnonlinearmodel,acompletesimulationmodelofSRDonMATLABwasdeveloped.SimulationexperimentindicatedthattheSRDsimulationmodelbasedontheBPneuralnethassmallerfluctuationsoftorqueandperformsbetterthanthelinearmodelofSRDonthestabilityandrobustness.Keywords:switchedreluctancemotor;nonlinearmodel;neuralnetwork;modeling收稿日期:2007-12-29基金项目:国家自然科学基金(50677058;湘潭大学学科交叉课题(06IND06作者简介:杨先有(1984-,男,硕士研究生,研究方向为计算机控制技术与应用;易灵芝(1966-,女,硕士,教授,研究方向为交流调速与电力电子装置、电力线路通信;段斌(1966-,男,博士,教授,研究方向为电力系统自动化;彭寒梅1979-,女,硕士研究生,讲师,研究方向为开关磁阻电机及其控制。1引言虽然开关磁阻电动机(SwitchedReluctanceMo2tor,SRM结构简单,但由于SRM采用双凸极铁心结构,其电流及磁链随时间呈单向性脉冲变化,绕组电流的非正弦与电动机磁路饱和、涡流、磁滞效应等产生的非线性,使其电磁关系非常复杂,用传统的性能分析方法无法得到统一、实用的模型,因此,建立SRM准确的非线性模型是提高其调速系统性能的关键[1,2]。神经网络对非线性函数具有很强的逼近能力,对非线性系统有很好的建模能力,正适合于解决非线性系统建模问题。所以神经网络适合于对SRM进行建模。Elmas首先提出用BP网络分析SRM的模型,从而开拓了用神经网络建立SRM模型的思路[3]。基于MATLAB平台的Simulink是控制系统动态仿真的理想环境,虽然Simulink的模块库中不包括开关磁阻电机模块,但它的直观、便捷、准确的特点及其具有的专业模块库为具有各种先进控制理论应用的开关磁阻电机调速(SwitchedReluctanceDriving,SRD系统的整体仿真提供了适宜的平台[4]。本文基于BP神经网络建立SRM准确非线性模型的基础上,在MATLAB环境下构建了SRD系统的整体动态仿真模型,并与常规线性SRD动态仿真模型进行了对比。2SRM非线性模型要精确的计算SRM的性能,对稳态运行特性进行分析,或是要进行SRM的结构设计,就必须对SRM进行非线性建模。至今国内外已经提出了许多计算方法,其中以测量数据为基础利用神经网络等智能算法对SRM进行非线性建模。由于神经网络可以对任意的非线性函数进行逼近,所以它可以实现SRM的非线性建模。该方法的特点是计算简单、有较好的精度,并且有很好的鲁棒性。211SRM基本方程1电路方程根据电路基本定律,开关磁阻电动机的一相电路方程为U=Ri+dψdt,(1式中:U是加在该相绕组上的电压;R是该相绕组的电阻;i是流过该相绕组的电流;Ψ是该相绕组的磁链。2机械方程按照力学定律可得出开关磁阻电动机的电磁转矩Te和负载转矩TL作用下的转子机械运动方程为Te=Jd2θdt2+Ddθdt+TL,(2式中:J为转动惯量;D为粘性摩擦系数。3机电联系方程式(1和式(2分别从电端...