【技术实现步骤摘要】
一种感应电机模型预测转矩控制权重系数设计方法及系统
[0001]本专利技术属于高性能感应电机控制
，具体涉及一种感应电机模型预测转矩控制权重系数设计方法及系统。
技术介绍
[0002]感应电机凭借其结构简单，可靠性高，适用范围广、价格低廉等优点被广泛应用于工、农业生产中。随着科技进步，市场对于电机的性能需求越来越高，高性能交流调速控制技术被广大学者深入研究。
[0003]近年来，一种新型控制方法，即模型预测控制在交流电机控制领域受到了越来越多的关注与研究，与矢量控制相比，模型预测控制无需电流内环、调节器参数整定及脉宽调制；与直接转矩控制相比，模型预测控制在线计算选取最优电压矢量，其对于最优电压矢量的选择更加精确有效。
[0004]在模型预测控制中代价函数可包含多目标多约束条件，其中模型预测转矩控制中，代价函数通常包含电磁转矩误差和定子磁链误差，也可包含开关频率等。但是由于电磁转矩和定子磁链等具有不同的量纲，需要设计合理的权重系数来实现对两者的同步优化控制。目前，对于权重系数的设计还不够成熟，多数采用大量...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种感应电机模型预测转矩控制权重系数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、以定子电流和转子磁链作为状态变量，建立感应电机两相静止坐标系下的数学模型；S2、基于步骤S1得到的感应电机两相静止坐标系下的数学模型，对k+1时刻定子磁链和电磁转矩进行预测，得到定子磁链预测值和电磁转矩预测值；S3、根据步骤S2得到的k+1时刻定子磁链预测值和电磁转矩预测值设计代价函数，并加入开关频率，通过增加代价函数中的约束项，实现感应电机的最优控制性能；S4、利用遗传算法对步骤S3得到的代价函数中的权重系数进行优化设计，得到由最优解组成的Pareto最优解集；S5、利用K
‑
Means聚类算法对步骤S4得到的Pareto最优解集进行聚类分析，选择最佳权重系数带入步骤S3得到的代价函数，实现对感应电机的控制。2.根据权利要求1所述的感应电机模型预测转矩控制权重系数设计方法，其特征在于，步骤S1中，感应电机的数学模型为：其中，R
s
为定子电阻，σ为漏磁系数，L
s
为定子电感，T
r
为转子时间常数，L
m
为互感，L
r
为转子电感，ω
r
为电转子转速，i
s
为定子电流，ψ
r
为转子磁链矢量，u
sα
为α轴下定子电压分量，u
sβ
为β轴下定子电压分量。3.根据权利要求1所述的感应电机模型预测转矩控制权重系数设计方法，其特征在于，步骤S2具体为：S201、根据感应电机两相静止坐标系下的数学模型，由全阶观测器估计定子磁链和定子电流，并计算感应电机的电磁转矩；S202、基于前向欧拉离散化公式得到k+1时刻的定子磁链预测值和定子电流预测值；S203、根据k+1时刻的定子磁链预测值和k+1时刻的定子电流预测值，得到k+1时刻的电磁转矩预测值，k+1时刻的电磁转矩预测值为：其中，p为电机极对数，为复数中的虚数部位，为k+1时刻的定子磁链预测值，为k+1时刻的定子电流预测值。4.根据权利要求1所述的感应电机模型预测转矩控制权重系数设计方法，其特征在于，
步骤S3中，代价函数为：其中，表示转速环通过比例积分调节器所产生的参考转矩，为给定的定子磁链幅值，λ1与电磁转矩相关，λ2为磁链项的权重系数，I
m
为过流保护分量，为k+1时刻的电磁转矩预测值，为k+1时刻的定子磁链预测值的绝对，λ3为等效开关频率的权重系数，n
sw
为开关状态变化可以等效为开关频率。5.根据权利要求1所述的感应电机模型预测转矩控制权重系数设计方法，其特征在于，步骤S4具体为：S401、初始化数据，确定问题的目标函数和变量，然后对变量进行编码，根据约束条件进行适应度评估；S402、进行交叉变异操作得到新一代个体；S403、对于步骤S402得到的每个个体i都有两个参数n(i)和s(i)，n(i)为在种群中支配个体i的解个体的数量，s(i)为被个体i所支配的解个体的集，找出n(i)＝0的个体存入F(1)；对F(1)中的每个个体j，找出所支配的合集的s(j)，将合集s(j)中的每个个体k...
【专利技术属性】
技术研发人员：张延庆，贾丹扬，尹忠刚，张彦平，罗培恩，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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