[发明专利]一种永磁同步电机转速环自抗扰控制器参数整定方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机转速环自抗扰控制器参数整定方法，建立转速和电流双闭环控制结构，根据Tent映射反向学习初始化灰狼种群策略，采用随迭代次数增加而非线性变化的收敛因子，并在算法中狼群位置更新环节引入levy飞行策略进行变异操作，最终获得整定后的参数。本发明从初始化改进灰狼优化算法种群，根据帐篷映射反向学习策略对灰狼种群初始化、设计一种随迭代次数增加非线性变化的收敛因子和在狼群位置更新环节引入levy飞行策略三方面提出了一种改进灰狼优化算法，可以提高算法初始种群的多样性，对复杂搜索的适应性与调节性更好，可以避免陷入局部最优，提高算法的收敛速度与全局寻优能力，效果较其它改进灰狼优化算法更优。

技术领域

本发明涉及同步电机技术领域，具体涉及一种基于IGWO算法的永磁同步电机转速环自抗扰控制器参数整定方法。

背景技术

永磁同步电机与普通电机相比，具有体积小、结构简单、转矩惯性比高、可靠性高的特点，依靠其自身性能优势，已经在工业自动化领域得到广泛应用。然而，永磁同步电机是一个多变量和强耦合的非线性系统，同时还存在参数变化和负载扰动等因素，常规的PID控制难以满足现实的控制需求，会导致永磁同步电机的转速控制性能下降，影响系统的控制效果。

近年来，国内外研究人员针对这一问题，采用了许多控制方法，如：模糊控制，反推控制、自适应控制及滑模控制等。自抗扰控制技术将经典的PID控制与现代控制理论结合，是一种采用动态线性补偿的非线性控制算法，其最突出的特征就是把作用于被控对象的所有不确定因素作用都归为“未知扰动”，用对象的输入输出信息对它进行估计和补偿，从而达到自动抗扰的目的。自抗扰控制不需要直接测量外扰作用，也不需要事先知道扰动的规律，利用自抗扰控制的这个特点，便可以把多变量系统子系统间的耦合作用也当作是一种不确定因素而归为“未知扰动”来进行解耦控制，最终使系统能有效抑制由各种扰动带来的影响，达到精确控制目的。

自抗扰控制器的控制性能取决于控制器内部的参数，如何整定众多参数，使控制器工作于最佳状态，是自抗扰应用中的一个难题。传统经验法整定效果差，还有学者引入模糊控制对参数进行整定，但模糊规则设计困难。

发明内容

本发明提供了一种永磁同步电机转速环自抗扰控制器参数整定方法，以解决现有技术中解决了永磁同步电机中转速环自抗扰控制器存在参数难整定、系统的转速控制精度低，响应性与稳定性低的问题。

本发明提供了一种永磁同步电机转速环自抗扰控制器参数整定方法，包括：

步骤1：采用速度外环和电流内环，构建具有一阶自抗扰速度控制器的永磁同步电机控制闭环回路；

步骤2：设置改进灰狼优化算法的参数，包括设置灰狼种群的规模、灰狼种群的搜索孔径维数、算法最大迭代次数、自抗扰控制器中无需整定的参数以及终止条件；

步骤3：采用帐篷映射反向学习策略对改进灰狼优化算法中灰狼种群进行初始化，将灰狼种群中的每个灰狼个体的位置向量依次作为自抗扰控制器待整定的参数，并对所述步骤1中构建的永磁同步电机控制闭环回路进行仿真，根据适应度函数计算每个灰狼个体的适应度函数值，同时执行步骤4至步骤7的迭代过程；

步骤4：对所有灰狼个体的适应度函数值进行排序，将排序前三的灰狼个体分别记为α狼，β狼和δ狼，其余的灰狼个体记为ω狼；

步骤5：根据当前迭代次数获取非线性变化的收敛因子，然后获取系数向量A和C；

步骤6：将ω狼根据α狼，β狼和δ狼的位置与所述系数向量A和C进行更新，获得更新后的灰狼种群，然后采用levy飞行策略对更新后的灰狼种群中的所有灰狼个体进行变异操作，并根据灰狼个体的当前适应度函数值更新灰狼个体的位置；

步骤7：当满足停止条件时，输出自抗扰控制器最优参数和对应的适应度函数值，停止迭代。