[发明专利]粒子群算法优化滑膜变结构永磁同步电机控制参数的方法

说明书

本发明属于永磁同步电机领域，并公开了一种粒子群算法优化滑膜变结构永磁同步电机控制参数的方法。该方法包括下列步骤：(a)构建待优化滑膜变结构永磁同步电机d轴和q轴实际电压关于控制参数的数学模型，以此获得q轴额定电流表达式，根据该q轴额定电流的表达式搭建待优化滑膜变结构永磁同步电机的Simulink模型；(b)设定控制参数的取值范围，初始值，设定粒子群算法中粒子的更新原则和终止条件，利用粒子群算法获得最优的控制参数，其中，更新原则是通过将当前的控制参数带入Simulink模型中，以此计算每个粒子的适应值，实现对每个粒子的速度和位置更新。通过本发明，提高滑膜变结构控制永磁同步电机的鲁棒性，减少抖振。

技术领域

本发明属于永磁同步电机领域，更具体地，涉及一种粒子群算法优化滑膜变结构永磁同步电机控制参数的方法。

背景技术

永磁同步电机因为其使用方便、可靠性高、性能优越等优点，广泛运用于交流伺服系统中。传统的PID控制算法简单，可靠性高，一定程度上能够满足控制要求，但在外界扰动过大或精度要求高时，难以满足调速要求。

近年来，包活模糊控制、滑模控制在内的许多现代控制理论被逐渐应用到永磁同步电机的调速系统中。其中，滑模变结构控制因具有很强的鲁棒性以及对系统参数要求低等优点得到越来越多学者的关注，并在电机的伺服控制中得到应用，然而在变结构控制中抖振问题一直是一个难点，采用指数趋近率可以有效的解决抖振问题，然而指数趋近率中k和ε的值需要我们根据经验来设定，通常参数k较大时可以缩短到达滑膜面的时间，而ε较小时可以保证系统在滑动阶段的运动品质，削减抖振，因此合理的k和ε对提高控制系统的性能尤为重要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种粒子群算法优化滑膜变结构永磁同步电机控制参数的方法，其通过将粒子群优化算法与滑膜变结构永磁同步电机相结合，利用粒子群优化算法计算获得永磁同步电机的控制参数，提高永磁同步电机的鲁棒性，减小抖振效应。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种粒子群算法优化滑膜变结构永磁同步电机控制参数的方法，该方法包括下列步骤：

(a)构建待优化滑膜变结构永磁同步电机d轴和q轴实际电压关于控制参数的数学模型，以此获得该待优化滑膜变结构永磁同步电机q轴额定电流的表达式，根据该q轴额定电流的表达式搭建所述待优化滑膜变结构永磁同步电机的Simulink模型；

(b)设定所述控制参数的取值范围，初始值，设定粒子群算法中粒子的更新原则和终止条件，利用所述粒子群算法获得最优的所述控制参数，其中，所述更新原则是通过将当前的控制参数带入Simulink模型中，以此计算每个粒子的适应值，利用该适应值对每个粒子的速度和位置更新。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述d轴和q轴实际电压关于控制参数的数学模型按照下列表达式进行：

其中，u_d是d轴的实际电压、u_q是q轴的实际电压、i_d是d轴的实际电流、i_q是q的实际电流，R是定子绕组电阻，ω_m是机械角度，L_d和L_q分别为定子绕组d轴和q轴电感，L_s是定子电感，是永磁体磁链，p_n为极对数，J为转动惯量，T_L为负载转矩，B是磁感应强度。

进一步优选地，所述d轴的实际电流i_d为零。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述q轴额定电流的表达式按照下列进行：