亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于改進(jìn)鴿群算法永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的PID參數(shù)優(yōu)化研究

        2021-01-14 03:31:24王斌朋靜鄧小芳
        科學(xué)與信息化 2020年36期
        關(guān)鍵詞:鴿群控制參數(shù)同步電機(jī)

        王斌 朋靜 鄧小芳

        1. 海裝廣州局駐重慶地區(qū)第二軍事代表室 重慶 400000;

        2. 重慶望江工業(yè)有限公司 重慶 400071

        引言

        永磁同步電機(jī)具有控制性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度大、損耗小等優(yōu)點(diǎn),越來越多的領(lǐng)域用永磁同步電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的交直流電機(jī)。永磁同步電機(jī)的PID控制存在一個(gè)普遍的問題,即PID控制器的參數(shù)整定問題。不同的整定方法因原理不同,最終也會(huì)產(chǎn)生不同的控制參數(shù)。而PID控制參數(shù)的選擇對(duì)PID控制器的控制性能產(chǎn)生巨大的差異。傳統(tǒng)的PID參數(shù)整定方法大多采用試湊的方式,試湊法需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)浪費(fèi)時(shí)間,且控制性能滿意滿足工業(yè)產(chǎn)生的要求。

        隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提升和人工智能的發(fā)展,涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的智能優(yōu)化算法,如粒子群算法[1]、遺傳算法[2]、蟻群算法[3]、模擬退火算法[4]等智能優(yōu)化算法,一些學(xué)者開始將智能優(yōu)化算法應(yīng)用到PID參數(shù)整定。劉[5]等提出一種基于天牛須算法的PID參數(shù)整定方法,得到比較合理的PID控制參數(shù),提高了控制性能;楊[6]利用混沌蟻群算法優(yōu)化直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的PI控制器參數(shù),有效降低了電機(jī)的磁鏈脈動(dòng),提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度;高[7]為解決傳統(tǒng)PID控制方法中參數(shù)確定困難的缺點(diǎn),利用人群搜索算法對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定,優(yōu)化結(jié)果證明整定后的PID控制器具有良好的魯棒性;Xu[8]等設(shè)計(jì)了一種基于泛布爾代數(shù)自適應(yīng)PID控制策略,無須建立被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)偏差在線調(diào)整PID的參數(shù);Qiu[9]等提出一種PID哈密頓參數(shù)自整定方法,設(shè)計(jì)了參數(shù)PID自整定的永磁同步電機(jī)速度控制環(huán),提高了控制性能。

        本文針對(duì)傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)PID控制中存在的缺陷,提出一種改進(jìn)鴿群算法,將鴿群算法與Powell優(yōu)化算法相結(jié)合,采用改進(jìn)鴿群算法對(duì)永磁同步電機(jī)的PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果表明,本文所提出的優(yōu)化控制算法能夠快速、精準(zhǔn)的跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)子的速度、響應(yīng)速度快,魯棒性強(qiáng)。

        1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型

        在dq坐標(biāo)系中的PMSM的電壓方程為:

        其中,ud和uq表示在dq坐標(biāo)系中的電壓;id和iq表示在dq坐標(biāo)系中的電流;ψd和ψq表示在dq坐標(biāo)系下的磁鏈,并且ψd和ψq可以用下式表示:

        其中,Ld和Lq分別表示在dq坐標(biāo)軸中的電感。

        PMSM在dq坐標(biāo)系中的電磁轉(zhuǎn)矩方程可以用下式表示:

        對(duì)于表面式PMSM,有Ld=Lq,則上式可以簡(jiǎn)化為:

        2 算法原理

        2.1 基本鴿群算法原理

        鴿群算法是由段[10]等于2014年首次提出的一種仿生類智能優(yōu)化算法,算法模擬自然界中鴿子的歸巢行為。鴿群以飛行時(shí)周圍的地球磁場(chǎng)和太陽(yáng)的高度作為參考依據(jù),動(dòng)態(tài)調(diào)整飛行的方向。當(dāng)鴿群飛行靠近目的地時(shí),鴿群中的部分鴿子對(duì)周圍的環(huán)境和地標(biāo)存在一定的認(rèn)知,鴿群中的其他鴿子會(huì)跟隨感知能力強(qiáng)的鴿子飛行,直至歸巢。上述鴿群的歸巢行為存在兩個(gè)重要的部分,一是依據(jù)地球磁場(chǎng)飛行,另一個(gè)是跟隨飛行。這兩個(gè)行為對(duì)應(yīng)算法中的兩個(gè)重要參數(shù):地圖和指南針?biāo)阕雍偷貥?biāo)算子。

        其中,R是地圖和指南針?biāo)阕樱ǔH≈捣秶鸀閇0,1];t為當(dāng)前迭代次數(shù);表示此次迭代結(jié)束后的最好位置。

        鴿群通過地標(biāo)算子判斷當(dāng)前環(huán)境與目的地的相似程度,相似則鴿群直接飛向原目的地;否則跟隨處于鴿群中心位置鴿子個(gè)體飛向目的地。第t次迭代更新鴿群規(guī)模和鴿子信息公式如下:

        2.2 改進(jìn)鴿群算法原理

        改進(jìn)鴿群算法將Powell優(yōu)化算法和傳統(tǒng)鴿群算法相結(jié)合,利用Powell優(yōu)化算法的直接搜索特性,提高算法的收斂速度和收斂精度。

        Powell算法是由鮑威爾提出的一種直接局部搜索算法,適用于求解無約束最優(yōu)化問題[11]。

        Powell算法計(jì)算簡(jiǎn)單、收斂速度快、不需要計(jì)算函數(shù)導(dǎo)數(shù),具有較強(qiáng)的局部搜索能力。但Powell算法極度依賴初始點(diǎn)配置,初始值選擇的好壞直接影響了算法是否能收斂到全局極小值,甚至導(dǎo)致算法配準(zhǔn)失敗[12]。因此將鴿群算法優(yōu)化后的位置信息作為Powell算法初始值,避免Powell搜索失敗。Powell搜索法的步驟如下:

        Step4:根據(jù)公式(8)計(jì)算一維搜索最快下降量為:

        Step5:若不等式(9)成立,則表明D個(gè)一維搜索方向仍然為線性無關(guān)。令,k = k+1,跳轉(zhuǎn)至step2。

        Step6:如果不等式(9)不成立,則表明一維搜索方向線性相關(guān),則令,確保產(chǎn)生一組新的線性無關(guān)搜索方向.。令,k=k+1,轉(zhuǎn)至Step2。

        改進(jìn)鴿群算法流程如下:

        輸入

        D:搜索空間維數(shù),即目標(biāo)函數(shù)的維數(shù)

        R:地圖和指南針?biāo)阕?/p>

        Bound:搜索空間的范圍,即自變量x的取值范圍

        Step2:設(shè)置每只鴿子隨機(jī)速度和位置信息,比較每只鴿子的適應(yīng)度,找出當(dāng)前最優(yōu)解。

        Step3:操作地圖和指南針?biāo)阕印8鶕?jù)公式(1)(2)對(duì)鴿子的位置信息和速度信息進(jìn)行更新,然后比較所有鴿子的適應(yīng)度,找到新的最優(yōu)解。

        Step4:如果迭代次數(shù)達(dá)到地圖和指南針?biāo)阕拥牡舷?,則停止當(dāng)前迭代,轉(zhuǎn)而操作地標(biāo)算子,否則跳轉(zhuǎn)至Step3。

        Step5:根據(jù)鴿子的健康值對(duì)其進(jìn)行排序,根據(jù)公式(3)(4)(5)操作地標(biāo)算子,存儲(chǔ)最佳位置以及最優(yōu)函數(shù)值。

        Step6:將鴿群的位置信息作為Powell搜索的初始值進(jìn)行優(yōu)化,若Powell優(yōu)化結(jié)果優(yōu)于鴿群算法的優(yōu)化結(jié)果,則代替原鴿群算法的位置信息和最優(yōu)結(jié)果,否則不變。

        Step7:判斷迭代次數(shù)是否超過迭代上限,若超過,則輸出結(jié)果,否則跳轉(zhuǎn)至Step5。

        3 改進(jìn)鴿群算法優(yōu)化永磁同步電機(jī)PlD 控制器

        將改進(jìn)鴿群算法中的維度D設(shè)置對(duì)應(yīng)成PID控制器中參數(shù)的個(gè)數(shù),PID中的比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)分別對(duì)應(yīng)改進(jìn)算法的鴿群位置和。每一只鴿子代表一組PID控制參數(shù),每次迭代根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)的反饋結(jié)果,存優(yōu)去劣,當(dāng)滿足算法終止條件時(shí),最終的全局最優(yōu)位置即為PID控制參數(shù)信息?;诟倪M(jìn)鴿群算法的PID控制系統(tǒng)如圖1所示。

        圖1 改進(jìn)鴿群算法的PlD控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

        圖中將偏差e(t)作為改進(jìn)鴿群算法適應(yīng)度函數(shù)的輸入,適應(yīng)度函數(shù)選取即可以滿足系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性又可以滿足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此,選取具有積分運(yùn)算的時(shí)間絕對(duì)偏差乘積積分(ITAE)作為優(yōu)化算法的適應(yīng)度函數(shù),其表達(dá)式為:

        4 實(shí)驗(yàn)仿真

        實(shí)驗(yàn)在windows10系統(tǒng)上使用Matlab 2014A進(jìn)行,在simulink中搭建永磁同步電機(jī)模型如下圖2所示。將改進(jìn)鴿群算法優(yōu)化后的PI參數(shù)整定效果與傳統(tǒng)的臨界比例度法調(diào)整的PI參數(shù)整定效果進(jìn)行對(duì)比。其中,永磁同步電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速為1000r/min。 改進(jìn)鴿群算法的參數(shù)設(shè)置為:迭代次數(shù)Nc1max=100,迭代次數(shù)Nc2max=50,種群數(shù)量Np=20,指南針?biāo)阕覴=0.3。經(jīng)過改進(jìn)鴿群算法得到的PI參數(shù)整定效果圖如圖3所示。

        圖2 永磁同步電機(jī)模型示意圖

        圖3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

        從仿真圖中可以看出,Z-N法優(yōu)化的PID控制器在大概0.02秒處達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)定值,超調(diào)量為32.54%。MPIO算法優(yōu)化的PID控制器在0.003秒時(shí)達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)定值1000wr/r/min,超調(diào)量為1.85%。改進(jìn)優(yōu)化算法得到的PI參數(shù)超調(diào)量比Z-N法減小了30.69%,響應(yīng)時(shí)間縮短了85%。對(duì)比分析得出:MPIO算法優(yōu)化后的PID控制器具有更加出色的控制性能,系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能比傳統(tǒng)的Z-N法更加優(yōu)異。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        針對(duì)傳統(tǒng)PID控制參數(shù)選取問題中存在的參數(shù)選取盲目和控制效果不理想的缺陷,提出一種改進(jìn)鴿群算法的永磁同步電機(jī)PID控制參數(shù)優(yōu)化方法。將鴿群算法與Powell優(yōu)化算法相結(jié)合,對(duì)永磁同步電機(jī)PID控制器中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇。從仿真結(jié)果知,改進(jìn)鴿群算法優(yōu)化后的PID控制效果,超調(diào)量大幅度較小,極大地縮短了響應(yīng)時(shí)間,能夠精確、快速的跟蹤到電機(jī)轉(zhuǎn)子的速度,具有良好的控制性能。

        猜你喜歡
        鴿群控制參數(shù)同步電機(jī)
        鴿群即景
        高超聲速飛行器滑??刂茀?shù)整定方法設(shè)計(jì)*
        永磁同步電機(jī)兩種高頻信號(hào)注入法的比較
        一起種鴿新城疫病因分析與防治
        Birkhoff系統(tǒng)穩(wěn)定性的動(dòng)力學(xué)控制1)
        一個(gè)鴿群飛過的黃昏
        文苑(2020年4期)2020-05-30 12:35:22
        基于PI與準(zhǔn)PR調(diào)節(jié)的并網(wǎng)逆變器控制參數(shù)設(shè)計(jì)
        黑龍江電力(2017年1期)2017-05-17 04:25:08
        鴿群與鴿哨
        永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的自抗擾控制
        一種同步電機(jī)參數(shù)識(shí)別的簡(jiǎn)便算法
        丝袜美腿丝袜美腿丝袜美腿丝袜| 国产91网| 欧美日韩亚洲国产无线码| 女同另类一区二区三区| 一本色综合网久久| 国语精品一区二区三区| 欧美午夜精品久久久久久浪潮| 国产在线观看不卡网址| 97精品国产91久久久久久久 | 色中文字幕在线观看视频| 国产探花在线精品一区二区 | 青榴社区国产精品| 黄页国产精品一区二区免费 | 国产成人高清精品亚洲一区| 少妇高潮在线精品观看| 一本一道久久综合久久| 国产亚洲欧美日韩综合一区在线观看| 久久久亚洲日本精品一区| 青青草免费在线爽视频| 日韩精品无码一区二区三区四区| 国产sm调教视频在线观看| 国产精品27页| 91久久大香伊蕉在人线国产| 久久久精品国产亚洲av网麻豆| 亚洲国产aⅴ成人精品无吗| 国产亚洲av片在线观看18女人| 免费大学生国产在线观看p| 亚洲一区二区三区视频免费看 | 99精品免费久久久久久久久日本| 亚洲欧洲高潮| 国产小视频一区二区三区| 国产色视频一区二区三区不卡| 亚洲av天天做在线观看| 精品一区二区av天堂| 太大太粗太爽免费视频| 亚洲第一黄色免费网站| 久久精品国产亚洲av电影网| 亚洲男女免费视频| av在线资源一区二区| 国产精品一区二区av麻豆日韩| 男人靠女人免费视频网站|