[發明專利]一種電機控制器參數的多目標優化方法

在審

• 申請號: 202010927601.2
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112000016A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 譚草;葛文慶;李波;孫賓賓;陸佳瑜;黎德祥
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種電機控制器參數的多目標優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、根據實際需求建立電機控制系統，明確控制器輸入量、輸出量；

步驟2、設置控制器參數為優化變量，設置優化變量的取值范圍；

步驟3、設置ITAE準則，正弦信號跟蹤下的相移量，階躍信號下的超調量為優化目標，設置控制器約束條件；

步驟4、初始化多目標優化算法的參數，初始化優化變量；

步驟5、計算優化目標值與約束條件；

步驟6、如不滿足終止條件，則更新多目標優化算法的參數以及優化變量，回到步驟5；

步驟7、如滿足終止條件，輸出Pareto解集，獲得Pareto前沿解；

步驟8、計算控制器參數與優化目標的相關系數矩陣；

步驟9、結合Pareto前沿解、控制器參數與優化目標的相關系數矩陣選取最終控制器參數。

2.根據權利要求1所述的一種電機控制器參數的多目標優化方法，其特征在于所述步驟3中ITAE準則，正弦信號跟蹤下的相移量S，階躍信號下的超調量σ的計算方法分別如下列式子所示：

（1）

式中：t表示時間；e(t)表示位移的誤差；

X=fft(x_n,N) （2）

Y=fft(y_n,N) （3）

（4）

（5）

式中：x(t)表示控制輸入信號；y(t)表示控制輸出信號；f_in表示控制輸入信號的頻率；f_sam表示控制系統周期，按周期采樣后，x(t)信號變為x_n，y(t)信號變為y_n，N表示采樣時間，N_com為FFT序列中輸入信號頻率分量的下標；

（6）

式中：x_d表示目標位移，x₁表示期望位移。

3.根據權利要求1所述的一種電機控制器參數的多目標優化方法，其特征在于所述步驟3中控制器約束條件為階躍信號輸入時,超調量不大于目標位移的1％；其特征在于所述步驟3中控制器約束條件為正弦信號輸入時，系統的相移量不大于目標相位的2％。

4.根據權利要求1所述的一種電機控制器參數的多目標優化方法，其特征在于所述步驟5中計算數據的來源為仿真或者試驗。

5.根據權利要求1所述的一種電機控制器參數的多目標優化方法，其特征在于所述步驟8中控制參數與控制系統性能的相關系數矩陣的計算方法為pearson相關系數分析法，具體公式如下所示：

（7）

式中：為樣本X的均值， 為樣本X的標準差， 為樣本Y的均值，為樣本Y的標準差。

6.根據權利要求1所述的一種電機控制器參數的多目標優化方法，其特征在于所述步驟9具體選擇方法為：通過控制參數與優化目標的相關系數矩陣，計算出每個優化目標與所有控制器參數相關度幅值的平均值，選擇Pareto前沿解中此平均值最大的優化目標處于最優時的一組解作為最終控制器參數。