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专利号: 2022107388313
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2024-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电机负载转矩观测器参数优化方法,负载转矩观测器参数采用狼群算法进行优化整定,其特征在于,建立综合评价负载转矩观测器各项性能指标的目标函数Q2为其中,e2(t)为负载转矩观测误差瞬时值,tp为电机负载转矩观测阶跃响应的跟踪调节时间,t=0为负载转矩观测阶跃响应的负载突变时刻;Q21中的γp1(1‑sgn(e2(t)+Tδ))项为转矩观测跟踪超调罚函数,γp1为一个足够大的正数,Tδ为转矩观测跟踪超调限值;Q22中max(|e2(t)|)为最大转矩观测稳态误差绝对值,γp2为适应度平衡侧重系数,且γp2>0;Q22中的γp1(1‑sgn(e2(t)+TΔ))项为转矩观测稳态误差罚函数,TΔ为负载转矩观测稳态误差限值;

γp3≥2;

负载转矩观测器为

其中,J是转动惯量,p是电机极对数,ψf是永磁体磁链; 是转子角速度估计值,g是负载转矩观测器的反馈增益且g<0; kg是负载转矩观测器的滑模增益且kg≤‑|e2/J|, 为负载转矩观测误差,TL为负载转矩, 为负载转矩观测值;

负载转矩观测器根据负载转矩给定值 的变化和负载转矩观测值 的变化对反馈增益g进行调整,方法是:步骤I、计算

步骤II、判断 是否大于转矩变化比较阈值ε;当 大于转矩变

化比较阈值ε时,取反馈增益g等于gmin;当 小于等于转矩变化比较阈值ε时,取反馈增益g等于gmax;

步骤III、负载转矩观测器依据反馈增益g值对负载转矩TL进行观测,得到负载转矩观测值 PI速度控制器进行控制运算得到其中,ε>0;gmax为反馈增益高值,gmin为反馈增益低值,且gmin

负载转矩观测器待优化的参数向量为θ2=[Gmax,Gmin,ε,α],狼群算法的搜索空间维度N等于4;gmax与Gmax的关系为 gmin与Gmin的关系为 kg与α的关系为

其中,α≥1。

2.如权利要求1所述的电机负载转矩观测器参数优化方法,其特征在于,所述狼群算法中,狼匹对猎物展开围攻按照式进行;其中,n为当前的迭代次数;i=1,2,…,M‑1,M为狼群狼匹数量;j=1,2,…,N,N是狼群算法的搜索空间维度; 表示第i匹狼的当前位置;pb=[pb1 pb2…pbN]表示当前的头狼位置;δ为预先设立的阈值,δ的取值范围为[0.1 0.4];pjmax和pjmin分别为第j维参数取值区间的最大值和最小值;stepc是围攻步长;围攻步长stepc按照式进行计算;其中,nmax为设定的最大迭代次数;stepcmax、stepcmin分别为设定的最大围攻步长、最小围攻步长;ξ为围攻步长衰减因子,2≤ξ≤10。

3.如权利要求2所述的电机负载转矩观测器参数优化方法,其特征在于,优化负载转矩观测器参数的狼群算法为:步骤201,初始化狼群;狼群中各匹狼的初始位置为

步骤202,游猎竞争;计算狼群中每一匹狼的适应值,适应值越小说明狼所处位置越优;

选择其中位置最优的1匹狼为头狼,除头狼外位置最优的R1匹狼为竞选狼;R1匹竞选狼展开游猎搜索行为,竞争并替换头狼;

步骤203,召唤奔袭;头狼和竞选狼之外的其它狼匹展开奔袭搜索行为,向头狼奔袭;计算第i匹狼新位置的适应值,当第i匹狼搜索到的新位置优于自身的目前位置时,对其位置加以变更,否则保持不变;若第i匹狼搜索到的新位置优于头狼位置,则该第i匹狼转换为头狼并重新发起召唤奔袭;

步骤204,围攻猎物;在头狼的召唤下,其它狼匹对猎物展开围攻;计算第i匹狼新位置的适应值,当第i匹狼围攻过程中搜索到的新位置优于当前位置时,对该匹狼的位置加以变更,否则保持不变;若第i匹狼围攻搜索到的新位置优于头狼位置,则该第i匹狼转换为头狼;

步骤205,终止条件判断;若循环迭代次数达到,则终止优化过程,头狼位置参数为被优化向量的最优参数;否则令n=n+1,转向步骤206;

步骤206,竞争更新;随机产生R2匹狼代替狼群中R2匹适应值最差的狼,转向步骤202。

4.如权利要求1‑3中任一项所述的电机负载转矩观测器参数优化方法,其特征在于,PI速度控制器输出负载转矩给定值 和转矩电流给定分量i′q为其中,Kp为PI速度控制器的比例系数,Ti为PI速度控制器的积分时间常数;电机的转子* *角速度误差e=ω ‑ω,ω 为给定转子角速度,ω为转子角速度,e(t)为转子角速度误差瞬时值。

5.如权利要求4所述的电机负载转矩观测器参数优化方法,其特征在于,将负载转矩的观测值 转换成转矩电流补偿分量i″q前馈补偿至q轴电流PI控制器的输入;q轴转矩电流给定值 为:

6.如权利要求5所述的电机负载转矩观测器参数优化方法,其特征在于,检测永磁同步电机的转子位置θ、和三相电流ia、ib和ic;依据三相电流ia、ib和ic对永磁同步电机进行Clark变换得到在α‑β轴坐标系下的电流iα、电流iβ,依据电流iα、电流iβ和转子位置θ进行Park变换,得到在d‑q轴坐标系下的电流id、电流iq。