[发明专利]一种利用改进天牛须算法自整定PI参数的永磁同步发电机控制方法

说明书

本发明提出一种利用改进天牛须算法自整定PI参数的永磁同步发电机控制方法，首先建立永磁同步发电机PWM整流发电系统的数学模型；将电压误差作为基于改进天牛须算法的PI控制器的输入，根据改进天牛须算法迭代得到位置二维分解的参数Ksubgt;p/subgt;、Ksubgt;i/subgt;并依次赋值给PI控制器，并将系统产生的误差带入适应度函数计算适应度值；将上步适应度值与设定最小适应度值比较，直到小于最小适应度值或达到迭代次数，迭代结束；得到一组最佳的PI参数值，可使得状态变量快速趋近于0，最终令电机电压稳定在给定值，本方法相比于传统的PI控制器可以有效地提高系统鲁棒性，具有电压响应速度快、超调低等优点。

技术领域

本发明涉及一种利用改进天牛须算法自整定PI参数的永磁同步发电机控制方法，属于电机驱动领域。

背景技术

由于多电飞机的电气负载不断增多，飞机主电源系统的容量也在不断增大，对其发电系统的要求也在不断提高。目前多电飞机发电系统的控制策略常采用双闭环矢量控制，由于PI控制器的两个参数的计算是根据系统的模型来设计的，故计算较复杂，人为计算难以得出准确的数值，影响系统的精度，所以目前关于PI参数的整定大多数人采用的是在线手动调整，费时费力。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明提出一种利用改进天牛须算法自整定PI参数的永磁同步发电机控制方法，即通过将改进的天牛须算法应用于永磁同步发电机PWM整流发电系统电压环的PI控制器参数寻优，相较于传统的PI控制器，基于改进天牛须算法的PI控制器具有响应快、超调小、抗干扰性强等优点，且改进步长后的天牛须算法使得优化系统在全局搜索和局部搜索过程中效率和精度得到大大提高。

本发明提出一种利用改进天牛须算法自整定PI参数的永磁同步发电机控制方法，首先建立永磁同步发电机PWM整流发电系统的数学模型；将电压误差作为基于改进天牛须算法的PI控制器的输入，根据改进天牛须算法(Beetle Antennae Search Algorithm，BAS)迭代得到位置二维分解的参数K_p、K_i并依次赋值给PI控制器，并将系统产生的误差带入适应度函数计算适应度值；将上步适应度值与设定最小适应度值比较，直到小于最小适应度值或达到迭代次数，迭代结束；得到一组最佳的PI参数值，可使得状态变量快速趋近于0，最终令电机电压稳定在给定值，本方法相比于传统的PI控制器可以有效地提高系统鲁棒性，具有电压响应速度快、超调低等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1：在电压环中，根据给定电压指令和实际电机输出电压的误差，通过改进天牛序算法寻得最优电压PI控制器参数K_p与K_i；

步骤1-1：天牛位置和朝向初始化，计算天牛左右须适应度值，确定天牛运动方向；

步骤1-2：更新天牛位置和朝向，计算此时左右须适应度值，确定下步天牛运动方向；

步骤1-3：根据改进天牛须算法迭代得到位置二维分解的参数K_p、K_i并依次赋值给PI控制器，并将系统产生的误差带入适应度函数计算适应度值；

步骤1-4：将上步适应度值与设定最小适应度值比较，若小于最小适应度值或达到迭代次数，则迭代结束，否则执行第二步；

步骤1-5：得到一组最佳的PI参数值，优化结束。

步骤2：将最优电压PI控制器参数K_p与K_i导入电压PI控制器，结合给定电压指令和实际电机输出电压的误差，得到两相旋转坐标系下q轴电流分量参考值I_q^*；

步骤3：根据光电编码器得到永磁同步发电机转子的实时位置θ，并对θ进行时间t的求导计算，得到当前电机转速ω；