基于ANFIS的蓄電池剩余電量檢測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、本文得到了來自中國航天科工集團(tuán)“蓄電池剩余電量監(jiān)控系統(tǒng)”項目的支持,主要研究和建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蓄電池剩余電量的預(yù)測模型,系統(tǒng)可應(yīng)用于對蓄電池剩余電量有精確預(yù)測需求的設(shè)備中。
　　本文建立了基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)的蓄電池剩余電量預(yù)測模型。首先介紹了ANFIS的相關(guān)理論,指出選用該算法的原因;接著分析了影響蓄電池SOC的主要因素,以此確定作為模型輸入的相關(guān)蓄電池參數(shù),再對各輸入?yún)?shù)的論域進(jìn)行了模糊集劃分和隸屬

2、度函數(shù)計算;最后得出ANFIS模型結(jié)構(gòu),確定了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法。
　　進(jìn)行相關(guān)實驗,依照實驗數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了訓(xùn)練及驗證。首先介紹了實驗所用設(shè)備及制定的實驗方案,對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析;然后編寫了MATLAB仿真程序并制定了具體仿真方案,用不同方法構(gòu)造初始ANFIS模型,利用實驗數(shù)據(jù)對模型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,分析過程中ANFIS的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的變化,將模型值與實際測得的結(jié)果進(jìn)行對比。仿真結(jié)果表明了該模型對幾種ANFIS網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測都比較準(zhǔn)確,采用

3、減法聚類法產(chǎn)生的ANFIS網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)—經(jīng)訓(xùn)練后,其節(jié)點數(shù)相對最少。最后,對網(wǎng)絡(luò)的各個參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整并再次用仿真比對預(yù)測效果。
　　完成了硬件的設(shè)計和軟件的開發(fā)。硬件設(shè)計方面,測量單元采用單片機(jī)集成了蓄電池內(nèi)阻、電壓、電流、溫度的測量及通信等模塊,其中的難點在于蓄電池內(nèi)阻的測量,文中用交流(正弦波)注入法測量內(nèi)阻。軟件方面,系統(tǒng)由測量單元和顯控單元組成,前者主要完成蓄電池數(shù)據(jù)的采集并傳輸給顯控,后者主要運(yùn)行ANFIS算法并將結(jié)果提供給

4、用戶。測量單元同時要求完成蓄電池各參數(shù)各測量及低功耗控制等工作;另外,顯控單元包括用戶UI的設(shè)計。最后,本部分還制定了基于MODBUS-RTU的通信協(xié)議的指令及應(yīng)答規(guī)則。
　　文章最后部分測試了系統(tǒng)的實際運(yùn)行效果。測試結(jié)果顯示:測量單元所測得數(shù)據(jù)誤差在5％以內(nèi),ANFIS算法處理顯控單元及測量單元數(shù)據(jù)得到的蓄電池SOC預(yù)測值與實測值誤差最大為0.0046,該結(jié)果滿足工程應(yīng)用需求。然而,系統(tǒng)(尤其是顯控單元)存在運(yùn)行速度較慢且占用顯