1.一种自适应GRNN的电动汽车锂离子电池健康状态的估算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,基于电池参数自适应预处理算法处理电池数据,并构建数据集:计算电池参数,根据变异系数选择利用改进粒子滤波算法PF处理或选择最小二乘法、均值替换法处理参数,并将处理后的数据划分为训练数据集和测试数据集,在此基础上构建矢量集;
步骤2,利用量子遗传算法QGA优化广义神经网络GRNN中的平滑因子:基于经验设置QGA的迭代次数、种群数和染色体长度,构建QGA中用于选择操作的适度函数,迭代得到最优平滑因子;
步骤3,基于最优平滑因子和相关系数构建GRNN以估算电动汽车锂离子电池健康状态:计算训练矢量参数与容量的相关系数,利用步骤2估算的平滑因子与相关系数构建GRNN模式层的传递函数,以优化后的GRNN估算电动汽车锂离子电池健康状态。
2.根据权利1所述的自适应GRNN的电动汽车锂离子电池健康状态的估算方法,其特征在于,所述步骤1中基于电池参数自适应预处理算法处理电池数据,并构建数据集,包括以下步骤:步骤1.1,计算所有循环的恒流充电时间序列T、恒压放电时间序列D、放电电压骤降值序列V,提取容量计算电池健康状态SOH序列S;
步骤1.2,计算参数序列的变异系数,以恒流充电时间序列T为例,若变异系数则执行步骤1.3,否则执行步骤1.4,其中SDT为T的标准差,MT为T的均值,NSD为变异系数阈值;
步骤1.3,基于改进粒子滤波算法处理参数,假如恒流充电时间序列为T={t1,t2,…,tN},N为最大序列数;估计第k+1时刻值,具体步骤如下:步骤1.3.1,对k时刻的粒子样本重要性采样,得到k+1时刻的粒子样本步骤1.3.2,检测第k+1时刻值tk+1的有效性,若tk+1=NULL或则进一步判断相邻值是否存在缺失或异常值,若相邻值存在缺失或异常值则更新tk+1=LT(sk+1),LT(si)为最小二乘法拟合的T与S的曲线方程,否则采用均值替换法更新步骤1.3.3,更新每个粒子的权值 并进行归一化处理得到
步骤1.3.4,根据粒子权值重采样粒子,将粒子样本映射为等权例子样本;
步骤1.3.5,状态估计
步骤1.4:检测序列值是否存在缺失或异常,若tk=NULL或则如步骤1.3.2方法更新tk;
步骤1.5,利用步骤1.3或1.4处理后的参数构建样本矢量,从样本空间中随机选择75%的数据作为训练样本,另外25%数据作为测试数据,在此基础上构建矢量集。
3.根据权利1所述的自适应GRNN的电动汽车锂离子电池健康状态的估算方法,其特征在于,所述步骤2中利用量子遗传算法QGA优化广义神经网络GRNN中的平滑因子,包括以下步骤:步骤2.1,初始化种群 其中m为种群规模, 表示第t代种群中第i个个体,且 n为量子编码长度, 为一个量子位编码,根据Q(t)的概率取值情况构建二进制串序列 其中 均为一个长度为n的
二进制串;
步骤2.2,解码 为δ,计算输入参数X与学习样本之间的Gauss函数值,并进行加权求和,如式(1)所示:其中,Xi代表模式层第i个神经元对应的学习样本,yi代表Xi的标签值,m为样本容量;
步骤2.3,构建QGA中用于选择操作的适度函数,QGA在每一代中基于适度函数计算个体适值Eδ,选择适用值最大的个体为当前最优平滑因子,因此构建式(2)作为QGA的适度函数:其中, δj=δ1,δ2,…,δm,δj表示当代P(t)中第j个解码值,T为转置,式(2)能够使QGA在迭代的
计算中适值Eδ始终非负,且在迭代过程中利用式(2)选择当前最优平滑因子,使遗传向最优平滑因子出现的方向推进;
步骤2.4,解码P(t)中所有个体,并利用式(2)计算适用值,挑选出适用值最大的个体为最优个体;
步骤2.5,判断终止条件是否满足,满足则解码得到最优平滑因子,终止迭代。否则执行灾变进入下一次迭代或利用量子旋转门如式(3)所示更新种群Q(t),再进行量子交叉、变异更新种群,进入下一次迭代得到更新后的量子位编码其中 为未更新的量子位编码,s(αi,βi)为旋转角方向,Δθi为旋转角大小,s(αi,βi)、Δθi均由经典QGA旋转选择策略确定。
4.根据权利1所述的自适应GRNN的电动汽车锂离子电池健康状态的估算方法,其特征在于,所述步骤3中基于最优平滑因子和相关系数构建GRNN以估算电动汽车锂离子电池健康状态,包括以下步骤:步骤3.1,训练样本特征集为{trx1,trx2,…,trxn},每一个样本的维度为m,即trxi=[trxi1,trxi2,…,trxim],标签集为{y1,y2,…,yn},每一个标签的维度为k,测试样本集为{tex1,tex2,…,texp},GRNN输入层将输入的矢量集归一化处理传递给模式层;
步骤3.2,模式层神经元数量设为n,每一个神经元对应训练样本中不同样本,步骤2估算的值作为GRNN的平滑因子,计算m个特征分别与标签的Pearson相关系数cor1,cor2,…,corm,第x个测试样本texx与模式层第j个神经元对应的训练样本trxj进行如式(4)的计算,Pj即为第j个神经元的输出:其中,trxji为trxj的第i个参数,texxi为texx的第i个参数;
步骤3.3,求和层节点数量为k+1,第一个神经元计算模式层所有神经元输出的算术和SD,如式(5),模式层第g个神经元与求和层第j个神经元连接权值为第g个输出样本yg中第j个参数,余下k个神经元计算模式层输出的加权和SNj,如式(6)所示:trxgi为训练样本特征集trxg的第i个参数,texxi为texx的第i个参;
步骤3.4,输出层神经元数量为k,每个神经元输出结果为Sj,即求和层第j个节点输出SNj与第一个节点输出SD的比值,如式(7)所示:。