1.一种基于储备池计算的永磁同步电动机混沌预测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:引入永磁同步电动机数学模型,采用电动机的系统状态变量用于混沌的预测;
永磁同步电动机数学模型为:
为永磁同步电动机系统状态变量,分别表示为d轴定子电流、转子角速度和q轴定子电流;σ和γ为电机系统参数;
步骤2:确定回声状态网络模型的参数,网络模型由输入层、储备池和输出层组成,输入层神经元个数为K=3,输入向量为:储备池神经元个数为N=300,状态向量为
r(t)=(1‑a)r(t‑1)+a tanh(Ar(t‑1)+Win(1;u(t))) (2)输出层神经元个数为Q=3,输出向量为:
y(t)=Wout[1;u(t);r(t)] (3)其中, 为永磁同步电动机系统状态变量,分别表示为d轴定子电流、转子角速度和q轴定子电流;参数a是泄漏率,用于控制状态向量r的更新速度,范围在(0,1)之间;
为激活函数;Win为输入层到储备池之间的输入权重矩阵,A是储备层的权重邻接矩阵,两者为随机产生,是范围在[‑σ,σ]的均匀分布矩阵,训练过程中保持不变;Wout为储备池到输出层的权重矩阵,需要通过系统的输入、输出数据训练得到;
步骤3:储备池到输出层的权重矩阵Wout的获得;
步骤4:训练回声状态网络模型,得到输出向量预测模型;
步骤5:利用输出向量预测模型对测试样本进行预测;
所述步骤3的获得方法为:设网络的训练长度为T,训练网络的矩阵为u={s(i)|i=1,
2,...,T},储备池网络使用s(i)来预测下一项s(i+1),Wout由下列方程计算得出:T T ‑1
Wout=YtargetX(XX+βI) , (5)其中,β为网络的正则化系数,用于防止过拟合;I为单位矩阵;X表示为第i项列向量[1;
s(i);r(i)];Ytarget为列向量[s(i+1)];
所述步骤4中,训练回声状态网络模型的方法为:以转子角速度 的时间序列数据作为输入向量输入储备池计算网络,然后进行训练,其中输入矩阵 而 的初始值为随机值,得到输出变量 之后替换其中的ωt′为ωt,即将作为下一个时间点的输入向量,依次迭代,获得系统状态变量作为预测输出值,绘制状态变量值的变化曲线图,即为输出向量预测模型。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电动机混沌预测方法,其特征在于:所述步骤4中,训练回声状态网络模型的方法为:采用四阶Runge‑kutta数值方法计算微分方程(1)和(2),其中步长取h=0.01,用计算得到的前T个数据组成矩阵来训练网络,把三个状态变量 作为输入向量输入网络,然后根据方程(3)得到输出向量 其中, 为系统状态变量预测输出值,绘制输出向量值的变化曲线图,即为输出向量预测模型。