差分進(jìn)化算法在交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中的仿真研究.pdf

1、電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展是依賴于電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、計(jì)算機(jī)控制、微電子以及電動機(jī)原理等技術(shù)的發(fā)展。交流電機(jī)作為一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng),通常被廣泛的用在各個(gè)領(lǐng)域中,是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠謱λM(jìn)行控制所采用的控制算法以及得出的結(jié)論對其它工程的控制問題具有一定的指導(dǎo)意義。本文對基于差分進(jìn)化算法的PID的交流電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了研究。主要研究了傳統(tǒng)PID控制器、DE-Dol算法自適應(yīng)PID控制器的影響,分析了被控對

2、象受到外界干擾時(shí)的自適應(yīng)性能。論文的主要研究內(nèi)容如下:首先,分別基于Simulink/SimPowerSystems和矢量控制理論建立了交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的模型,能很好地模擬真實(shí)系統(tǒng)行為。設(shè)計(jì)了完整的交流電機(jī)矢量控制系統(tǒng),對該系統(tǒng)分別進(jìn)行了常規(guī)PID的實(shí)時(shí)控制,并取得了一定的控制效果。接著,本文借鑒蟻群分工的原理,模仿螞蟻影響其他螞蟻的刺激行為,結(jié)合差分進(jìn)化算法的特點(diǎn),提出了一種基于蟻群分工的自適應(yīng)差分進(jìn)化算法(DE-Dol, Divis

3、ion of Labor in Differential Evolution)。我們將個(gè)體選擇了成功或者失敗的策略分別看作是此策略對這個(gè)個(gè)體的正、負(fù)刺激。在該算法中,對于在當(dāng)前種群中的每個(gè)目標(biāo)向量,根據(jù)它對前幾代中產(chǎn)生的改善的解決方案的刺激,從策略候選池中選擇一個(gè)實(shí)驗(yàn)向量。這樣,3個(gè)控制參數(shù)(縮放因子F,交叉概率CR和種群數(shù)量NP)和變異策略都是根據(jù)與策略相關(guān)的正、負(fù)刺激逐漸自適應(yīng)的。將DE-Dol算法通過25組CEC2005標(biāo)準(zhǔn)測試函

4、數(shù)進(jìn)行測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性和實(shí)用性。然后,提出了DE-Dol算法整定PID控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),PID參數(shù)整定性能指標(biāo)中的IAE指標(biāo)作為該算法的適應(yīng)度函數(shù)。DE-Dol算法擁有多個(gè)變異策略組成的策略候選池,使其不僅具有多樣性,還具備快速收斂的優(yōu)點(diǎn),尋優(yōu)性能大大超出了策略單獨(dú)作用時(shí)的性能。DE-Dol算法充分利用差分進(jìn)化算法的尋優(yōu)優(yōu)勢和PID控制器的簡單方便,使控制器在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中進(jìn)行自適應(yīng)和自優(yōu)化[17]。最后,基于GUI