[发明专利]一种基于熵权法的永磁同步电机多目标参数优化方法

说明书

一种基于熵权法的永磁同步电机多目标参数优化方法,包括以下步骤：第一步：建立基于模型补偿自抗扰的永磁同步电机矢量控制Simulink模型；第二步：运用综合评价法对基于模型补偿自抗扰的永磁同步电机矢量控制系统模型进行多目标分层并建立相应的评价指标体系；第三步：针对同一性能下的多指标采取熵权法进行客观分配各指标权值，针对控制系统的超调问题采取罚函数进行无约束处理；第四步：选取优化目标函数，运用基于非支配解排序的NSGA‑Ⅱ算法整定与优化模型补偿参数，对基于模型补偿自抗扰的永磁同步电机矢量控制系统仿真模型的响应快速性和平稳性进行多目标优化。本设计不仅采用客观的方法进行多目标参数优化，而且有效提高电机的整定效率。

技术领域

本发明涉及一种基于熵权法的永磁同步电机多目标参数优化方法，具体适用于工程领域针对控制系统的Simulink仿真模型中的控制参数进行在线整定与优化方法。

背景技术

永磁同步电机因结构简单、转矩电流比高和功率密度大等优点在动力驱动领域应用广泛。在永磁同步电机的矢量控制中通常包括外环的转速环、内环的电流环和PWM控制算法。转速环和电流环常有PID控制、滑模控制(SMC)、比例谐振控制(PR)、自抗扰控制(ADRC)和模型预测控制(MPC)等。而当中每一环控制都需要进行参数整定与优化工作。理论上对无法精确表示传递函数的实际控制系统，不能运用经典控制理论的极点配置法、幅相裕度法和模式识别等方法进行参数整定与优化工作。因此，工程上通常是依靠临界比例度(ZN法)、衰减曲线法和经验试凑法等多依靠人工经验调参，而控制器参数繁多且调试量大。

现阶段已提出关于参数在线整定与优化方法中，大都将单一控制性能作为优化目标，而选择不同性能指标，会使控制器的参数、结构等也不同，在进行最优控制器设计时，常需考虑控制性能的多目标优化，而多控制性能指标之间矛盾一直存在，如超调量与响应时间之间的矛盾，超调量的减少势必造成响应时间增大。稳态误差与调整时间之间的矛盾，稳态误差的减少势必造成调整时间增大等。或针对多控制性能指标的参数整定与优化，通常采取罚函数或加权处理方法进行主观赋权值，进而简化为单目标优化问题。针对以上问题，本发明提出一种基于熵权法的永磁同步电机多目标NSGA-Ⅱ参数整定与优化方法，对控制系统中的模型补偿参数k_cd、k_cq进行在线整定与优化，主要实现永磁同步电机转速拥有较小的超调、较快的响应速度以及良好的稳态性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的电机控制参数整定寻优多为单目标寻优且多控制性能下权值主观分配的问题，提供了一种基于熵权法的永磁同步电机多目标参数优化方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种基于熵权法的永磁同步电机多目标参数优化方法,所述多目标参数优化方法包括以下步骤：

第一步：建立基于模型补偿自抗扰的永磁同步电机矢量控制Simulink模型，

被控对象为表贴式永磁同步电机的数学模型，如式(1)所示：

式(1)中u_d为d轴的定子电压，u_q为q轴的定子电压，i_d为d轴的定子电压，i_q为q轴的定子电流，L_d为d轴的定子电感，L_q为q轴的定子电感，R为定子相电阻，w_e为电机的机械角速度，ψ_f为电机的机械角磁链，P_n为磁极对数，J为电机的转动惯量，B为电机的阻尼系数，T_e为电机的电磁转矩，T_L为电机的负载转矩；

所述表贴式永磁同步电机所采取的是i_d^*＝0双闭环矢量控制策略，矢量控制中运用空间矢量脉宽调制技术对电机进行变频调速，转速环则是利用滑模干扰观测器对二阶线性自抗扰控制器进行模型补偿，如式(2)所示：