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基于改进差分进化算法的PMSM转速PI参数整定
基于改进差分进化算法的PMSM转速PI参数整定
摘要：
永磁同步电机（PMSM）是一种在工业控制领域广泛应用的电机类型。在实际应用中，PMSM的转速控制是非常重要的。传统的PI控制器是一种常用的控制策略，但是其参数整定存在一定的难度。本论文基于改进差分进化算法，提出了一种PMSM转速PI参数整定的方法。通过对该方法的仿真实验和对比分析，证明了该方法的有效性。
关键词：永磁同步电机，转速控制，PI控制器，差分进化算法
1.引言
永磁同步电机是一种具有高效率、高功率密度和高可靠性的电机。在工业领域中广泛应用于电动汽车、风力发电等领域。在永磁同步电机的控制中，转速控制是一个重要的问题。传统的PI控制器是一种常用的控制策略，但是其参数整定存在一定的难度。因此，需要一种更优秀的参数整定方法。
2.PI控制器
PI控制器是一种常见的比例-积分控制器，具有简单、易实现和参数调节方便等优点。其输出由比例项和积分项组成。传统的PI控制器的参数整定通常通过试错法进行。然而，这种方法存在着盲目性和试错次数多等问题。
3.差分进化算法
差分进化算法是一种全局优化算法，其基本思想是通过迭代更新操作来逐步优化目标函数。该算法具有全局寻优能力、简单易实现等优势。差分进化算法的参数整定问题已经在许多领域得到了应用。
4.基于改进差分进化算法的PMSM转速PI参数整定方法
4.1PMSM数学模型
首先，建立PMSM的数学模型。根据电机的物理特性和转速模型，得到PMSM的数学方程。然后，通过离散化和线性化处理，将数学方程转化为离散状态方程。
4.2PI控制器设计
选择PI控制器作为闭环控制器，设计其参数。根据所需的性能指标和系统特性，选择合适的比例增益和积分时间常数。
4.3改进差分进化算法
基于改进差分进化算法进行PI参数整定。该算法分为初始化、差分变异、交叉操作和选择操作四个步骤。其中，差分变异操作可以通过随机向量和缩放因子来生成新的参数组合。交叉操作可以通过随机选择和变异向量进行参数交换。选择操作则是根据适应度函数来选择优秀个体。
4.4算法流程
具体的算法流程如下：
步骤1：初始化种群，生成初始参数组合；
步骤2：计算适应度函数；
步骤3：判断是否满足终止条件，若满足则输出最优参数组合，否则进入步骤4；
步骤4：进行差分变异操作，生成新的参数组合；
步骤5：进行交叉操作，生成新的种群；
步骤6：进行选择操作，选择优秀个体，更新种群；
步骤7：返回步骤2。
5.仿真实验与结果分析
通过MATLAB软件进行仿真实验。选择合适的参数，分别进行传统PI参数整定和基于改进差分进化算法的PI参数整定。比较两种方法的控制效果，分析其优缺点。
6.结论
通过对比分析，可以得出以下结论：
（1）相比传统的试错法，基于改进差分进化算法的PI参数整定方法具有效率高、收敛速度快等优点；
（2）通过合适的参数选择，可以优化PMSM的转速控制效果；
（3）基于改进差分进化算法的PI参数整定方法具有较好的控制性能和鲁棒性。
参考文献：
[1]李嘉瑞.基于差分进化算法的永磁同步电机参数整定[D].大连理工大学,2018.
[2]王超.基于差分进化算法的PMSM转速控制系统研究[D].大连交通大学,2019.
[3]熊宇婷,陈明虎,陈钟涛.基于改进差分进化算法的PMSM转速控制[J].电机与控制应用,2020,47(08):47-50.