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专利号: 2019101957427
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种比例-支持向量机(SVM)稳态估计超级电容充放电控制方法,其特征在于该超级电容充放电控制系统采用比例P控制加上支持向量机给出的稳态控制值,控制过程分为两阶段,阶段实现如下:阶段1:先采用传统的PI控制器进行超级电容充放电电流控制,采集在不同启动状态时超级电容充放电状态数据 包括充(放)电流给定IL*、充(放)电流IL、电荷状态Soc、超级电容电压Usc等,以及各状态对应的PI控制器的稳态输出值yi,用支持向量机来拟合出各状态与该状态下的PI控制器稳态输出值的关系。设学习样本为SVM回归通过非线性映射Φ将数据映射到高维特征空间,再在高维特征空间进行线性回归,SVM回归可表示为:

f(x)=(w·Φ(x))+b   (1)

其中系数w∈Rn,偏置b∈R。SVM最小化模型的结构风险,即:约束条件:yi-f(xi)≤ε+ξi,

这里ξi和 为松弛变量,C为惩罚系数,ε用于定义ε线性不敏感损失函数:Lε(x,y,f)=|y-f(x)|ε=max(0,|y-f(x)|-ε)   (4)方程(2)通过对偶形式的Lagrange多项式,可转化为:约束条件:

其中 αi为Lagrange乘子,K(xi,xj)为满足Mercer条件的核函数,可采用多种核函数如:径向基核函数:K(x,xi)=exp(-|x-xi|2/σ2)。其中σ为径向基宽度多项式核函数:K(x,xi)=(xTxi+1)u(u∈N),u为指数Sigmoid函数:K(x,xi)=tanh(a(xTxi)+c)(a,c∈R),a,c为参数由于SVM的稀疏性,二次规划(5)的解中只有少量样本的系数 不为0,系数不为0所对应的样本(xi,yi)就是支持向量(support vector)。设支持向量个数为g,从而由支持向量得到SVM回归:将采集的数据中的70%作为训练样本,剩余30%作为测试样本,将电流环给定和系统状态xi作为支持向量机的输入,各初始状态所对应的PI控制器稳态输出值yi作为支持向量机的输出,通过求解,可以得到以各启动状态作为输入,以PI控制器稳态值为输出的支持向量机模型,具体步骤如下:Step1采集实际运行数据,将xi和yi进行归一化处理;

Step2采用Vapnik算法进行训练,通过网格优化法对不同模型参数(惩罚系数C、松弛变量ξ和核函数参数)对支持向量机进行学习和交叉验证测试,分别得到最佳支持向量机模型;

阶段2:为加快超级电容充放电由暂态到稳态的过程,将训练好的支持向量机用于超级电容充放电电流控制,充放电状态信号作为支持向量机的输入,支持向量机的输出即作为P控制器稳态值输出,既将给定充放电电流I*L与实际电流IL相减,经比例控制器控制器,输出信号UIP再与支持向量机的输出UIW相叠加,叠加后的控制信号UI经限幅后对PWM进行控制,实现超级电容充放电快速稳定控制:UI=UIP+UIW   (10)

其中Umax和Umin分别为输出的最大和最小限幅值。