来源:本站 发布时间:2015/4/21 15:07:11 点击量:
永磁同步电机伺服系统是一个非线性、干扰多、参数时变得复杂系统,传统的皮控制器已经不能满足高性能的控制要求。针对这该问题,设计了一种利用遗传算法实时整定速度环PI参数方案,方案简单且适合多目标寻优,因此可以省去大量的人工调试PI参数时间。试验结果表明,遗传算法适用于PMSM伺服系统PI参数自整定问题,PI参数整定结果能较好地满足系统动静态性能的要求。
目前,永磁同步电动机凭借其效率高、低速性能好、调速范围宽、力矩波动小、无爬行现象、过载能力强、响应速度快且弱磁升速等诸多优点,已逐渐在高性能伺服系统中成为主流的执行电机。
采用矢量控制进一步提高了PMSM的控制性能。矢量控制在系统结构上采用内环电流环、外环速度环的级联结构。矢量控制的内外环控制器均为传统的PI控制器,它涉及概念简单,实现起来比较容易。但是传统PI控制器的调试却比较复杂、耗时,且PI参数一般是固定值,而PMSM确实一个非线性、时变、大延时的复杂系统,加上其负载的多样性与复杂性等外部因素的影响,可能导致控制性能不能达到最优。另外,系统的速度外环是决定系统性能的主要因素,但是相对于电流环,速度环对外部参数变化更加敏感。因此为了获得更好的控制性能,一般研究将诸如模糊自适应、神经网络、遗传算法等职能算法应用于在线整定速度环PI参数,而电流环仍然使用传统的PI调节器。
遗传算法是一种高效的全局搜索及优化算法,它参考了适者生存、优胜劣汰的生物界遗传机制,通过模拟生物遗传和进化过程,用逐渐迭代法进行搜索寻优。遗传算法与粒子群寻优算法、蚁群算法、专家自整定方法等算法相比,具有自己独特的优点:
(1)遗传算法只需要简单的复制、交叉、变异操作寻优,更加简单、高效。
(2)遗传算法通过目标函数来计算适配值,并仅以此值进行寻优,从而将对控制对象的依赖程度降到最小。
(3)遗传算法使用全局并行搜索的方式,使整个种群在寻优过程中都向最优解逼近,不易陷入局部最优,比较适合复杂、多参数、大规模问题的优化。
(4)遗传算法比较简单,扩展性强,易于结合其他算法进行混合使用。
由于遗传算法简单并且更适合多目标寻优,本文对基于遗传算法PMSM矢量控制的速度环PI参数自整定进行了研究。