一种交流伺服电机现场效率检测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种交流伺服电机现场效率检测方法和系统，公开的方法包括以下步骤：步骤S100：获取交流伺服电机铭牌数据及测量获得交流伺服电机的输入功率、定子电流、定子电阻和转子转速，初始化多目标并行混沌优化方法的参数；步骤S200：搭建交流伺服电机等效电路模型，确定五个待优化变量分别为：定子漏抗、励磁电阻、励磁电抗、转子电阻和风摩耗系数；步骤S300：将五个待优化变量通过多目标并行混沌优化方法处理后得到最优的混沌变量，进而得到输出功率；步骤S400：根据步骤S300输出功率及步骤S100得到的输入功率，进而得到交流伺服电机的现场效率。能够对交流伺服电机现场效率进行精确检测，以实现交流伺服电机对控制机械元件的速度和位置的准确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种交流伺服电机现场效率检测方法和系统
本专利技术涉及一种交流伺服电机
，尤其涉及一种交流伺服电机现场效率检测方法和系统。
技术介绍
伺服电机在工业领域主要用于控制机械元件的运转，可实现准确的速度、位置控制。目前交流伺服电机已经取代直流电机，成为了伺服系统的主流。其中，交流伺服电机特指永磁同步电机或直流无刷电机，具有机电时间常数小、始动电压低、启动转矩大、线性度高等特性。目前交流伺服电机的检测技术和手段都比较落后，检测电机效率前需要先停机、进行负载分离以便进行空载试验，所需的设备较多，过程较复杂，测试成本较高，对生产影响大。建立交流伺服电机等效电路模型时，应使模型计算得到的输入功率与输入电流分别接近于实际给定的值，如果只考虑输入功率或输入电流一个目标，会使模型无法模拟电机实际运行工况，准确度低。目前使用传统的混沌优化方法对交流伺服电机的效率进行检测时，直接采用混沌变量进行搜索，搜索过程按混沌运动自身的规律进行，不需要像传统的随机优化方法通过按某种概率接受“劣化”解的方式来跳出局部最优解，但是传统的混沌优化算法对初始值敏感、搜索精度低和收敛速度慢。因此，如何能够对交流伺服电机现场效率进行精确检测，以实现交流伺服电机对控制机械元件的速度和位置的准确控制，为本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种交流伺服电机现场效率检测方法和系统，其能够对交流伺服电机现场效率进行精确检测，以实现交流伺服电机对控制机械元件的速度和位置的准确控制。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种交流伺服电机现场效率检测方法，所述方法包括以下步骤：步骤S100：获取交流伺服电机铭牌数据及测量获得交流伺服电机的输入功率、定子电流、定子电阻和转子转速，初始化多目标并行混沌优化方法的参数；步骤S200：搭建交流伺服电机等效电路模型，确定五个待优化变量分别为：定子漏抗、励磁电阻、励磁电抗、转子电阻和风摩耗系数；步骤S300：将五个待优化变量通过多目标并行混沌优化方法处理后得到最优的混沌变量，进而得到输出功率；步骤S400：根据步骤S300输出功率及步骤S100得到的输入功率，进而得到交流伺服电机的现场效率。优选地，步骤S300具体为：步骤S310：建立交流伺服电机输入功率误差和输入电流误差的目标函数，DD＝1，DD为迭代次数；步骤S320：按照预设规则确定五个待优化变量的值，并利用混沌序列公式分别将每个待优化变量映射成p个混沌变量，生成5×p的混沌变量矩阵，p个混沌变量列向量均由五个待优化变量映射得到的混沌变量组成；步骤S330：将p个混沌变量列向量的元素分别代入步骤S310的目标函数中，得到包含p个目标函数值的解集ADD，根据p个目标函数解的支配关系从强到弱对解进行排序；步骤S340：从强到弱排列的解集中，选取较弱的p/2个目标函数解，将选取的目标函数解对应的混沌变量列向量中的元素进行随机组合后带入步骤S310的目标函数中，得到p/2个新的目标函数解，替换掉目标函数值的解集ADD中较弱的p/2个目标函数解，从而更新解集ADD；步骤S350：将解集ADD中p个目标函数解和解集ADD-1中p个目标函数解根据支配强弱关系排序，选取较强的p个目标函数值的解更新解集ADD，判断解集ADD是否均不互相支配或是否满足预设最大迭代次数，若为否DD＝DD+1，进入步骤S320，反之则进入步骤S360；步骤S360：将解集ADD中p个目标函数解进行进一步处理后得到最优的混沌变量，进而得到输出功率。优选地，在所述步骤310中交流伺服电机输入功率误差和输入电流误差的目标函数具体为：其中，Fmin1表示输入功率的平方误差目标函数，Fmin2表示输入电流的平方误差目标函数，Vs为定子相电压，Is为定子电流，Ics为测量定子电流，Rs为定子电阻，Xs为定子漏抗，n为转子转速，Ir为转子电流，Rr为转子电阻，Xr为转子漏抗，Im为励磁电流，Rm为励磁电阻，vm为励磁电抗，Rss1为杂散负载电阻，Pcin为输入功率，s为转差率，Srated为额定负载转差率，k为补偿系数，kwf为风摩耗系数。优选地，所述步骤S320中混沌序列公式具体为：其中，Z是混沌变量，Ω＝0.5，K＝2，t＝0,1,2......p，mod表示取模运算。优选地，所述步骤S340中将较弱的p/2个目标函数解对应的混沌变量列向量中的元素进行随机组合具体为：将p/2个混沌变量列向量中的相同行数的元素随机交换位置，生成新的p/2个混沌变量行向量。优选地，所述步骤S360具体为：分别计算解集ADD中p个目标函数解和最初解(Pcin，Ics)之间的欧几里德距离，最小距离对应的解即为折衷解，通过折衷解对应的混沌变量列向量得到最优混沌变量，进而得到输出功率。本专利技术还提供了一种交流伺服电机现场效率检测系统，包括初始化模块，模型搭建模块，并行混沌优化模块和效率检测模块，其中：初始化模块，用于获取交流伺服电机铭牌数据及测量获得交流伺服电机的输入功率、定子电流、定子电阻和转子转速，初始化多目标并行混沌优化方法的参数；模型搭建模块，用于搭建交流伺服电机等效电路模型，确定五个待优化变量分别为：定子漏抗、励磁电阻、励磁电抗、转子电阻和风摩耗系数；并行混沌优化模块，用于接收初始化模块和模型搭建模块发送的参数，并将五个待优化变量通过多目标并行混沌优化方法处理后得到最优的混沌变量，进而得到输出功率；效率检测模块，用于根据并行混沌优化模块的输出功率及初始化模块的输入功率，进而得到交流伺服电机的现场效率。建立有效的交流伺服电机多目标优化模型，并考虑电机中的铁耗、定子损耗、转子损耗、风摩耗和杂散耗，使等效电路中的参数值更接近伺服电机运行过程中的真实值。采用多目标并行混沌优化方法，有效增强了其搜索能力，可以解决更复杂的优化问题，提高了优化效率。能够对交流伺服电机现场效率进行精确检测，无需拆下电机或单独做一些实验项目来获取参数，侵入性低，准确度较高，以实现交流伺服电机对控制机械元件的速度和位置的准确控制。附图说明图1为第一种实施方式提供的一种交流伺服电机现场效率检测方法的流程图；图2为第二种实施方式提供的一种交流伺服电机现场效率检测方法的流程图；图3为交流伺服电机等效电路图；图4为优化变量的并行混沌映射原理图；图5为本专利技术提供的一种交流伺服电机现场效率检测系统的结构框图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。参见图1，图1为第一种实施方式提供的一种交流伺服电机现场效率检测方法的流程图。一种交流伺服电机现场效率检测方法，所述方法包括以下步骤：步骤S100：获取交流伺服电机铭牌数据及测量获得交流伺服电机的输入功率、定子电流、定子电阻和转子转速，初始化多目标并行混沌优化方法的参数；步骤S200：搭建交流伺服电机等效电路模型，确定五个待优化变量分别为：定子漏抗、励磁电阻、励磁电抗、转子电阻和风摩耗系数；步骤S300：将五个待优化变量通过多目标并行混沌优化方法处理后得到最优的混沌变量，进而得到输出功率；步骤S400：根据步骤S300输出功率及步骤S100得到的输入功率，进而得到交流伺服电机的现场效率。获取交流伺服电机铭牌数据及测量获得交流伺服电机的输入功率、定子电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流伺服电机现场效率检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S100：获取交流伺服电机铭牌数据及测量获得交流伺服电机的输入功率、定子电流、定子电阻和转子转速，初始化多目标并行混沌优化方法的参数；步骤S200：搭建交流伺服电机等效电路模型，确定五个待优化变量分别为：定子漏抗、励磁电阻、励磁电抗、转子电阻和风摩耗系数；步骤S300：将五个待优化变量通过多目标并行混沌优化方法处理后得到最优的混沌变量，进而得到输出功率；步骤S400：根据步骤S300输出功率及步骤S100得到的输入功率，进而得到交流伺服电机的现场效率。

【技术特征摘要】
1.一种交流伺服电机现场效率检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S100：获取交流伺服电机铭牌数据及测量获得交流伺服电机的输入功率、定子电流、定子电阻和转子转速，初始化多目标并行混沌优化方法的参数；步骤S200：搭建交流伺服电机等效电路模型，确定五个待优化变量分别为：定子漏抗、励磁电阻、励磁电抗、转子电阻和风摩耗系数；步骤S300：将五个待优化变量通过多目标并行混沌优化方法处理后得到最优的混沌变量，进而得到输出功率；步骤S400：根据步骤S300输出功率及步骤S100得到的输入功率，进而得到交流伺服电机的现场效率。2.根据权利要求1所述的交流伺服电机现场效率检测方法，其特征在于，步骤S300具体为：步骤S310：建立交流伺服电机输入功率误差和输入电流误差的目标函数，DD＝1，DD为迭代次数；步骤S320：按照预设规则确定五个待优化变量的值，并利用混沌序列公式分别将每个待优化变量映射成p个混沌变量，生成5×p的混沌变量矩阵，p个混沌变量列向量均由五个待优化变量映射得到的混沌变量组成；步骤S330：将p个混沌变量列向量的元素分别代入步骤S310的目标函数中，得到包含p个目标函数值的解集ADD，根据p个目标函数解的支配关系从强到弱对解进行排序；步骤S340：从强到弱排列的解集中，选取较弱的p/2个目标函数解，将选取的目标函数解对应的混沌变量列向量中的元素进行随机组合后带入步骤S310的目标函数中，得到p/2个新的目标函数解，替换掉目标函数值的解集ADD中较弱的p/2个目标函数解，从而更新解集ADD；步骤S350：将解集ADD中p个目标函数解和解集ADD-1中p个目标函数解根据支配强弱关系排序，选取较强的p个目标函数值的解更新解集ADD，判断解集ADD是否均不互相支配或是否满足预设最大迭代次数，若为否DD＝DD+1，进入步骤S320，反之则进入步骤S360；步骤S360：将解集ADD中p个目标函数解进行进一步处理后得到最优的混沌变量，进而得到输出功率。3.根据权利要求2所述的交流伺服电机现场效率检测方法，其特征在于，在所述步骤310中交流伺服电机输入功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁小芳，刘晋伟，黄国明，万长京，刘琛，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43