[发明专利]谐振式电能发送装置的效率寻优惯性变化粒子群方法

说明书

技术领域

本发明属于磁耦合无线电能传输技术领域，特别是涉及磁耦合无线电能传输系统中系统传输效率的寻找方法领域，具体涉及一种谐振式电能发送装置的效率寻优惯性变化粒子群方法。

背景技术

电能传输一直是学术界关注的重要问题，非接触式供电技术是近几年研究的热点。无线电能传输方式主要有3种：第一种是电磁感应式；第二种是微波射频式；第三种磁耦合共振式，三种方式各有其优点。磁耦合共振式电能传输基本思想基于磁耦合共振原理实现，当电源激励频率达到一定值时，整个系统处于谐振状态，此时能够实现无线高效能能量传输。磁耦合共振式无线电能传输方式比第一种方式具有传输距离远，与第二种方式相比传输功率大的优点，近几年得到了极大的关注，但该技术还在起步阶段，尤其对其传输效率相关方面的研究一直是缺乏的。

磁耦合无线电能传输系统效率在不同电源激励频率点处是不同的，其效率-频率曲线是一个一维函数。对于一个系统，当收发线圈之间的距离固定，其传输效率函数随着激励频率的变化会出现一个或者两个极值点，这就使得一般算法(爬山算法，模拟退火算法等)容易陷入局部最优值而错过全局最优值。粒子群算法能够提供一种解决这个问题的方法，虽然一般粒子群算法在解决一般性的函数寻优问题时比较有优势，但是针对于磁耦合共振式无线电能出输系统来说，当系统出现一个极值点的情况时，算法在搜索后期会出现短暂停滞现象，不能快速收敛，耗费时间较长；而对于算法本身来说，粒子群规模设置的过大会导致算法进行多余的计算，而较小的规模则导致算法直接错过全局最优值，甚至找不到极值点，一般粒子群规模设在20-40之间，但其粒子群规模的精确选取却一直以来都是根据个人在解决问题时不停地尝试试验出来的，非常盲目。针对以上情况，急需找到一种针对磁耦合无线电能传输系统本身特点的寻优方法以解决系统效率寻找问题。因此，如何针对于磁耦合无线供电系统的特点设计一种寻优方法使其能够迅速找到系统最大效率以及相应的频率点是必须的。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种谐振式电能发送装置的效率寻优惯性变化粒子群方法，该方法对粒子群规模采取随迭代次数增加逐渐以类似惯性曲线的方式减小，主要解决了磁耦合无线电能传输系统中传统粒子群优化算法在寻优过程中会出现短暂停滞的现象以及该算法本身粒子群规模选取的问题，使粒子群算法迅速收敛，快速找到系统效率的最优值。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，谐振式电能发送装置的效率寻优惯性变化粒子群方法，其特征在于：将一般粒子群算法中的粒子群规模分开设定，分别为最大粒子群规模Nmax＝30和最小粒子群规模Nmin＝2，粒子群规模随着迭代次数增加而沿着惯性曲线的方式逐渐减小，其具体实施步骤为：

(1)、初始化算法，包括设定粒子种群维数D，最大迭代次数MaxNum，同时限定粒子最大速度v_max，初始化惯性权重w；

(2)、直接设定粒子群最大规模Nmax为30和粒子群最小规模Nmin为2，随机初始化粒子的速度v和粒子的位置，设定初始粒子群规模为最大规模Nmax＝30，初始化迭代次数t＝1；

(3)、采用适应度函数计算当前种群每个粒子的适应度函数值f_i，f_i表示第i个粒子的适应度函数值，其中ω＝2πf_r，f_r为当前激励频率，ω为激励电源的角频率，M为发射和接收线圈之间的互感，L₁，L₂为发射线圈和接收线圈电感，C₁，C₂为电容，R_s为电源内阻，R_L为负载电阻，R₁，R₂为回路中电阻；