【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于pso算法的放电回路阻抗特性计算方法。
技术介绍
1、常规的放电回路电阻的计算方法主要分为两种：时变电阻法和恒定电阻法。
2、1、时变电阻法
3、时变电阻法中主要分为数据模拟法、动态模拟法和经验公式法。其中经验公式法中的系数取值与每个实验本身的条件有很大关系，需要从实验数据中拟合得到，不同的实验条件下得到的系数不同，因此限制了其模型的适用性。而动态模拟法结合了磁流体力学方程、电路方程和局部热平衡方程，模拟放电电弧通道电阻参数的变化，但其计算量较大，且初始参数(如电弧初始半径、温度)难以精确取值，会对计算结果造成较大偏差。因此时变电阻法中较为常用的方法为数据模拟法。
4、2.恒定电阻法
5、若将放电间隙的电弧通道视为恒定的电阻，则放电回路为rlc的欠阻尼振荡回路，根据欠阻尼振荡回路的电压电流方程，可得回路中电流的表达式为：
6、i(t)＝i0e-αtsin(ωt) (1)
7、上式中的系数i0、α、ω由放电回路参数决定，关系式如下所示：
8、
9、式中，r、l分别表示回路的总电阻和总电感，通过拟合实测的电流波形得到α和ω的值，再代入式(2)中可求得总电阻和总电感值，rex为外导线电阻，可由短路实验得到，电弧电阻rcon＝r-rex。
10、恒定电阻法所得电弧电阻值相对于时变电阻法来说适用性更强，有实测的电路波形数据即可进行拟合计算，但放电间隙中实际的电弧电阻是随时间变化的，当电弧电阻随时间的变化量较小时
11、上述两种方法各有自己的优缺点，且使用条件受到限制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对
技术介绍
两种方法存在的缺陷，提供一种基于pso算法的放电回路阻抗特性计算方法，将恒定电阻法的易于拟合特点与时变电阻法考虑电阻时变特性的优点相结合，在根据回路电压电流方程拟合实测波形的基础上，利用pso算法对实测波形数据进行分段并拟合，求解出时变的电阻值，使得计算结果既接近真实值，又容易收敛，适用性较高。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于pso算法的放电回路阻抗特性计算方法，使用粒子群优化算法pso对电路参数进行寻优，具体如下：
3、放电回路由电容器、放电回路导线、放电间隙组成，电容器电容值为已知，放电回路导线、放电间隙等效为电阻和电感，将整个放电回路视为一个rlc的振荡电路，输入为零，电容器电容值c已知，电阻r、电感l为所求的电路参数；电容器具有初始电压值u0，电感在放电间隙击穿瞬间具有初始电流值i0；因此有如下的电压电流方程式：
4、
5、
6、式中，t为自变量，uc(t)、i(t)为因变量，电阻r、电感l是需要寻优计算的电路参数；
7、pso在指定的电阻r、电感l数值范围内进行计算，即将给定的初始电压值、初始电流值代入公式(1)、(2)中，在给定数值范围内对电阻r、电感l的数值进行寻优计算，直到定义的适应度函数值ε取得最小值，电阻r、电感l的数值即为pso所求得的最优解，将最优解代回公式(1)、(2)中计算电压值并与实测的电压值比较，分析所求最优解是否在误差范围内，若是，即完成pso对电路参数的寻优过程。
8、在本专利技术一实施例中，实测的电压值是通过示波器实测，将示波器采集到的电感在放电间隙击穿瞬间电容器的初始电压值u0，电感的初始电流值i0代入公式(1)、(2)中，由放电电压与电流波形可知，一个完整的电压波动过程包括四个周期，每个周期划分的时候，将一个电压波峰到另一个电压波峰作为一个完整的周期；将电压波形分段进行拟合，在寻优电阻r、电感l的数值时，每一个周期都有一对与之匹配的电阻r、电感l的值，一个完整的电压波动有四对与之相对应的电阻r、电感l的值，因此pso在对电阻r、电感l数值进行寻优计算时，以一个完整的电压波动过程即四个周期进行。
9、在本专利技术一实施例中，电容器的初始电压值u0，是在电感在放电间隙击穿瞬间，即电感的初始电流值i0刚好大于0时的电容器电压值，也即电容器第一个电压波峰处的值。
10、在本专利技术一实施例中，该方法应用于水中脉冲放电特性实验中，根据pso寻优获得的电阻r、电感l数值计算得到水中脉冲放电过程中的电弧沉积能量，再根据放电间隙击穿时的剩余电压值，得到放电间隙击穿后的电容剩余能量转化为电弧沉积能量的效率，电弧沉积能量计算公式如下所示：
11、ee＝∫pdt＝∫i2rdt (3)
12、放电间隙击穿后的剩余电压值所蕴含的能量为
13、
14、基于式(3)、(4)得到电弧沉积能量和能量转化效率，并进一步得到静水压强、电压等级与电弧沉积能量、放电间隙击穿后的剩余电压值所蕴含的能量、能量转化效率的关系。
15、相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术方法将恒定电阻法的易于拟合特点与时变电阻法考虑电阻时变特性的优点相结合，在根据回路电压电流方程拟合实测波形的基础上，利用pso算法对实测波形数据进行分段并拟合，求解出时变的电阻值，使得计算结果既接近真实值，又容易收敛，适用性较高。
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1.一种基于PSO算法的放电回路阻抗特性计算方法，其特征在于，使用粒子群优化算法PSO对电路参数进行寻优，具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于PSO算法的放电回路阻抗特性计算方法，其特征在于，实测的电压值是通过示波器实测，将示波器采集到的电感在放电间隙击穿瞬间电容器的初始电压值U0，电感的初始电流值I0代入公式(1)、(2)中，由放电电压与电流波形可知，一个完整的电压波动过程包括四个周期，每个周期划分的时候，将一个电压波峰到另一个电压波峰作为一个完整的周期；将电压波形分段进行拟合，在寻优电阻R、电感L的数值时，每一个周期都有一对与之匹配的电阻R、电感L的值，一个完整的电压波动有四对与之相对应的电阻R、电感L的值，因此PSO在对电阻R、电感L数值进行寻优计算时，以一个完整的电压波动过程即四个周期进行。
3.根据权利要求1所述的一种基于PSO算法的放电回路阻抗特性计算方法，其特征在于，电容器的初始电压值U0，是在电感在放电间隙击穿瞬间，即电感的初始电流值I0刚好大于0时的电容器电压值，也即电容器第一个电压波峰处的值。
4.根据权利要求1所述
...【技术特征摘要】
1.一种基于pso算法的放电回路阻抗特性计算方法，其特征在于，使用粒子群优化算法pso对电路参数进行寻优，具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于pso算法的放电回路阻抗特性计算方法，其特征在于，实测的电压值是通过示波器实测，将示波器采集到的电感在放电间隙击穿瞬间电容器的初始电压值u0，电感的初始电流值i0代入公式(1)、(2)中，由放电电压与电流波形可知，一个完整的电压波动过程包括四个周期，每个周期划分的时候，将一个电压波峰到另一个电压波峰作为一个完整的周期；将电压波形分段进行拟合，在寻优电阻r、电感l的数值时，每一个周期都有一对与之匹配的电阻r、电感l的值，一个完整的电压波动有四对与之相对应的电阻r、电感l的值，因此p...
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