一種降低開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法
【專利摘要】一種降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，根據(jù)雙閉環(huán)開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)，采用NSGA-II技術(shù)對(duì)PI速度控制器、PI電流控制器、換相開關(guān)角控制器進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化整定；NSGA-II的引入，針對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)與速度脈動(dòng)最小化雙目標(biāo)，產(chǎn)生PI速度控制器與PI電流控制器各自的比例和積分增益優(yōu)化值，以及開通角和關(guān)斷角的優(yōu)化值；速度脈動(dòng)的最小化是通過速度的ISE值的最小化為目標(biāo)，電流也通過ISE值表征；此多目標(biāo)問題，針對(duì)電機(jī)速度ISE最小化與轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的最小化為雙目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化組合，處于控制系統(tǒng)內(nèi)環(huán)的電流的ISE作為約束條件，取得了較好的效果。
【專利說明】一種降低開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻電機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的 控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，產(chǎn)生速度脈動(dòng)、噪音、振動(dòng)大三大缺點(diǎn)，一直是阻礙 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)用于高性能電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的瓶頸。多年來，國(guó)內(nèi)外就SRM轉(zhuǎn) 矩脈動(dòng)抑制方法的研究很多，也有一些較為實(shí)用，為降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)起到了很好的作用。
[0003] 雖然智能控制等現(xiàn)代控制策略也多有在開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用，但目前國(guó) 內(nèi)外較為成熟的系統(tǒng)，還是多采用經(jīng)典PID控制算法，多為PI算法，以其對(duì)系統(tǒng)中速度、電 流雙閉環(huán)進(jìn)行參數(shù)整定，但對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制效果不佳。
[0004] 基于現(xiàn)有的成熟技術(shù)，針對(duì)降低電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，通過對(duì)PI參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化整定進(jìn)而 增進(jìn)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制水平，這方面的優(yōu)化方法也有一些實(shí)踐，取得了一定的效果；考慮到開 關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其開通和關(guān)斷的角度值也對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)量產(chǎn)生影響，固定角度的開關(guān)角 也不利于電機(jī)效率指標(biāo)、或者大范圍工況運(yùn)行的實(shí)際需求；還有，速度的脈動(dòng)雖然有來自于 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的因素而產(chǎn)生，但作為目標(biāo)之一，速度脈動(dòng)的抑制方法很少，其實(shí)這也是反向促進(jìn) 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的方式之一。所以，開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制控制這種多目標(biāo)的問題若尋 求多目標(biāo)及相應(yīng)的控制算法更為合理，應(yīng)該對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制更為有效。
[0005]非支配排序遺傳算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm，簡(jiǎn)稱： NSGA-II)是一種已經(jīng)成功用于一些多目標(biāo)工程優(yōu)化問題領(lǐng)域的算法。它的主要優(yōu)勢(shì)在于其 非支配排序、精英策略等性質(zhì)可以快速收斂出高質(zhì)量的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)以上提出的問題及背景，本發(fā)明提出了一種多目標(biāo)降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)的控制方法，利用NSGA-II進(jìn)行PI參數(shù)整定優(yōu)化、以及電機(jī)開通角和關(guān)斷角的選擇優(yōu)化， 以速度脈動(dòng)值即其積分平方誤差（Integral Squared Error,簡(jiǎn)稱：ISE)最小化、及轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)最小化為雙目標(biāo)，電流ISE為約束。其技術(shù)方案為：
[0007] 根據(jù)雙閉環(huán)開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)，采用NSGA-II技術(shù)對(duì)PI速度控制 器、PI電流控制器、換相開關(guān)角控制器進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化整定，速度脈動(dòng)最小化和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小 化作為優(yōu)化控制的雙目標(biāo)。
[0008] 速度脈動(dòng)的最小化是通過速度的ISE的最小化為目標(biāo)，電流的ISE也是表征電流 脈動(dòng)情況的一個(gè)概念。如下兩式分別是計(jì)算PI速度控制器與PI電流控制器的ISE :

【權(quán)利要求】
1. 一種降低開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法，根據(jù)雙閉環(huán)開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)有技 術(shù)，采用NSGA-II技術(shù)對(duì)PI速度控制器、PI電流控制器、換相開關(guān)角控制器進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化 整定，速度脈動(dòng)最小化和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化作為優(yōu)化控制的雙目標(biāo)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是；所述速度脈動(dòng)的最小化是通過速度的ISE 的最小化為目標(biāo)，電流的ISE也是表征電流脈動(dòng)情況的一個(gè)概念。如下兩式分別是計(jì)算PI 速度控制器與PI電流控制器的ISE值： ISEspeed= / (?ref-?)2dt ISEcwrent二(Iref-Ipha)2dt 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是；所述優(yōu)化參數(shù)包括；PI速度控制器PI增益 參數(shù)、PI電流控制器PI增益參數(shù)、換相開關(guān)角控制器的開通角0。。與關(guān)斷角該些參 數(shù)的優(yōu)化組合選擇問題，屬于一個(gè)多目標(biāo)問題，針對(duì)電機(jī)速度ISE最小化與轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的最 小化為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化組合，處于控制系統(tǒng)內(nèi)環(huán)的電流的ISE作為約束條件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的方法，其特征是；所述PI速度控制器、PI電流控制器的PI 增益參數(shù)需要限定范圍，換相開關(guān)角控制器的開通角和關(guān)斷角分別限定上下限值；經(jīng)過數(shù) 十次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，借助MTLAB / SIMULINK分析工具，利用NSGA-n算法得到速度脈動(dòng)最小 化、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化、電流ISE值時(shí)的各個(gè)參數(shù)優(yōu)化值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的方法，其特征是；所述NSGA-II參數(shù)的選取需要經(jīng)過學(xué)習(xí) 試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，除經(jīng)歷數(shù)十次試驗(yàn)外，還包括：變異系數(shù)、種群規(guī)模、功能評(píng)價(jià)最大數(shù) 量等的選取。
【文檔編號(hào)】H02P21/05GK104467596SQ201310421602
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】孫冠群 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院