基于混沌分子动理论算法永磁同步电机转速控制器参数自整定的方法与流程

技术特征：

1.一种基于混沌分子动理论优化算法（CKMTOA）的自适应PID控制器应用于永磁同步电机在线参数辨识控制的方法，其特征在于，在外界因素和电机参数的变化时CKMTOA-PID控制器的反应调节时间短且振荡较小，具有更强的鲁棒性，速度跟踪和稳定性能更好，提高了永磁同步电机精度控制。

2.根据权利要求1所述的自适应PID控制器的控制部分，其特征在于所采用的混沌分子动理论优化算法优化并选择永磁同步电机速度环调节器参数。

3.根据权利要求2所述的算法，其特征在于本发明基于分子动理论优化算法引进自适应惯性权重法和混沌搜索理论，基于混沌分子动理论优化算法PID控制器应用于永磁同步电机在线参数辨识控制的方法，包括以下步骤：

(1) 通过转子位置传感器采集出永磁同步电机的实际位置信号θ，并由此计算出电机的运行速度v，设定参考速度v^*和实际速度v相比较后产生误差信号Δv；

(2) 将步骤（1）中的转速误差信号作为自适应混沌分子动理论优化PID控制器的输入量，输出量作为q轴电流参考信号即i_q^*，令d轴电流参考值为0即（i_d^*=0）；

(3) 将自适应PID控制器三个参数K_p、K_i、K_d看做一组分子个体，即每个分子个体包括三维空间维度，对CKMTOA进行初始化，生成随机种群(包括种群数量S、种群的初始位置X_i、初始速度V_i和算法中的基本参数)；

(4) 根据永磁同步电机矢量控制系统计算各个分子个体的适应值，并保留最优的分子个体X_KBest ；

(5) 根据公式（1）确定每个分子个体与最优个体之间产生的合力，若产生合力为引力，则按公式(2)计算分子个体的引力加速度；若产生合力为斥力，则按公式（3）计算分子个体的斥力加速度；否则产生合力为零，则使分子个体进行不规则的热运动操作，按式(4)计算分子个体进行扰动的加速度；

其中：a_ij为分子个体X_i的第j维加速度，p₁和p₂分别是分子个体受当前最优分子个体引力、斥力的概率；p_c∈[0,1)为变异率，X_maxj、X_minj分别为解空间第j维的上、下界，N(0,1)为服从正态分布的随机数；A为振动幅度，随着温度的降低，振动剧烈程度降低，本发明取A=(1-0.9*t/T)， t为当前迭代次数，T为总迭代次数；

(6) 更新分子个体的速度和位置根据公式（5）和（6），并更新自适应惯性权值变量ω根据公式（7）；

其中：ω是自适应惯性权值系数，从公式（5）中可以看出权值系数对算法的收敛性有重要的影响，因此本发明引入自适应惯性权重法来更新权值系数，则自适应惯性权值系数ω的公式如下：

其中：ω_min、ω_max分别为ω的最大值和最小值；f是分子个体当前的适应度函数值；f_avg和f_min分别是当前所有分子个体当前平均适应度函数值和最小适应度函数；

(7) 根据永磁同步电机矢量控制系统计算每个分子个体的自适应度函数值，并根据适应度函数值对种群个体进行排序，把种群部分最佳分子个体进行保留操作作为每次迭代的精英种群JS（本发明取精英种群数量占整个种群数量的B%）；

(8) 对每次迭代的精英种群中最优个体进行精英保留操作，

第t次迭代时，f(X_i)=min(f(X_j)), j∈{1,2,…,Size}，且X_KBest=X_i；当第t+1次迭代时精英种群中最优个体是X_p，且f(X_p)=min(f(X_j)), j∈{1,2,…,Size}，若f(X_p)> f(X_i)，则表明最优个体丢失，此时进行精英保留操作，令X_i=X_KBest，进而保证种群中的最优个体不会退化；

(9)对步骤（7）中所选精英种群（即群体中部分最佳分子个体）按公式（8）和（9）执行混沌局部搜索；

其中：z_j,k是扩充的混沌变量序列，k的取值根据步骤（7）所取精英种群的数量来取值（即k=1/B%-1），从而保证种群的总数量不变，不因每次迭代而减少；μ是控制变量，当μ=4时,z₀∉{0,0.25,0.5,0.75}；X^*_j是当前精英种群中的分子个体；

(10) 若算法满足条件，则输出最优位置所代表的PID控制器的三个参数K_p、K_i、K_d，否则转入第（4）步骤，算法结束。

4.根据权利要求1所述的基于混沌分子动理论优化算法（CKMTOA）的自适应PID控制器应用于永磁同步电机在线参数辨识控制的方法，其特征在于选用的适应度函数J来评价永磁同步电机矢量控制系统中参数是否为最优参数，适应度函数公式如下：

其中：t是时间，e(t)是转速的误差，M_p是系统的最大超调量，β是比例因子。