遗传算法在异步电机无速度传感器矢量控制中的应用研究

【摘要】： 无速度传感器交流调速系统是当前交流调速系统研究领域中一个比较活跃的课题。提高无速度传感器交流调速系统方面的理论研究水平并尽快实现产业化，成为摆在我国电机领域学者和业界面前的一个课题。本论文工作就是这方面的一个尝试。 PID控制器已被广泛应用于各个控制领域，其参数的整定技术一直是人们在研究的问题，因为这些参数对控制系统的稳定性和性能有很大的影响。另一方面，遗传算法作为一种在搜索、优化和机器学习方面提供最优解的方法，在近二十年发展很快，引人注目。论文基于以上原因，在查阅相关文献和借鉴前人工作经验的基础上，主要研究利用遗传算法作为优化方法，来实现异步电机无速度传感器矢量控制系统中PI控制器参数的整定。 论文首先针对异步电机矢量控制调速系统，在阐述其基本原理的基础上，分别推导出了矢量控制异步电机的α-β轴及M-T轴数学模型，并在此基础上进一步构成了用卡尔曼滤波器方法辨识转子速度的数学模型。通过仿真实验证明用卡尔曼滤波器的方法进行转子速度辨识是有效可行的。接着深入研究了遗传算法的理论基础，给出了标准遗传算法的计算过程及遗传算子的程序设计。最后简单介绍了PID控制器参数整定的原理及几种常用方法，并基于PI控制规律，利用卡尔曼滤波器辨识出的速度，结合遗传优化算法，设计出了闭环的异步电机无速度传感器矢量控制系统中PI参数的优化调节策略。用遗传算法来寻找PI参数有相关的研究，而论文在避免陷入局部最优解从而提高搜索效率上，提出了改进方法。并在Matlab仿真时，设计了相应的算法函数，以两种不同的模型进行了仿真，并对仿真结果进行了分析。最后对整个异步电机无速度传感器矢量控制系统进行仿真，达到了满意的效果。