[发明专利]一种基于改进CPSO的自抗扰位置伺服系统优化设计方法

摘要

本发明公开了一种基于CPSO的自抗扰位置伺服系统优化设计方法。针对永磁同步电机伺服系统要求位置控制精度高、响应快和稳定性能好等问题，采用双环控制结构，建立了PMSM自抗扰位置伺服控制系统，并针对自抗扰位置控制器参数整定困难的问题，提出一种改进的混沌粒子群算法(CPSO)，该算法根据混沌立方映射来初始化粒子位置，并采用参数可调的指数自适应方式非线性调整惯性权重，同时采用混沌与稳定之间交替运动的方式更新粒子位置，有效提高了算法的收敛速度和全局寻优能力，将其用于自抗扰位置控制器参数的寻优，结合包含位置控制要求的适应度函数，实现PMSM位置伺服控制系统的优化设计，提高了伺服系统的位置控制精度和响应速度，具有较强抗扰动能力。

主权项

一种基于CPSO的自抗扰位置伺服系统优化设计方法，其特征在于包含如下步骤：步骤1：采用位置外环和电流内环的双环控制结构，搭建永磁同步电机二阶自抗扰位置伺服控制闭环回路；步骤2：初始化粒子群算法参数，包括粒子总个数n，粒子的搜索空间维数D，加速度常数c1、c2，惯性权重ω的最小值ωmin和最大值ωmax，最大迭代次数T；第i(i＝1,2,…,n)个粒子的位置Xi＝(xi1,xi2,…,xiD)代表着二阶自抗扰位置控制器中需要整定的5个参数{β01,β02,β03,β1,β2}，确定每一个参数的调节范围，即第d维的范围[xdmin,xdmax]，粒子i第d维的速度vid的最大值vdmax＝0.2×xdmax，初始化自抗扰位置控制器其它不需要整定的参数，给出终止条件；步骤3：初始化粒子种群，采用混沌立方映射对粒子位置进行初始化，并采用随机过程初始化粒子速度；步骤4：将初始种群中每个粒子的位置向量依次作为自抗扰位置控制器待优化的5个参数{β01,β02,β03,β1,β2}，对永磁同步电机自抗扰位置伺服控制系统进行仿真，计算每个初始粒子的适应度函数并存储其适应度函数值，将适应度函数值作为衡量粒子位置优劣的依据；将粒子自身最优位置Pi＝(Pi1,Pi2,…,PiD)设为其当前位置，全局最优位置Pg＝(Pg1,Pg2,…,PgD)设为初始种群中最优粒子的位置；步骤5：在迭代过程中，根据适应度函数计算每一个粒子的适应度函数值，如果该粒子的适应度值小于该粒子自身之前的适应度值，则用该粒子当前的位置替换Pi，如果该粒子的适应度值小于当前粒子种群全局最优粒子的适应度值，则用该粒子当前的位置替换Pg；步骤6：采用参数可调的指数自适应方式非线性的调整惯性权重，并按照标准粒子群中的速度更新公式对每个粒子的速度进行更新；步骤7：采用将混沌融入到粒子的运动过程中，使粒子群在混沌与稳定之间交替运动的粒子位置更新公式分别对每个粒子的位置进行更新；步骤8：将群体适应度方差σ2引入到混沌与稳定之间交替运动的混沌粒子群中，根据σ2来判断算法是否处于局部最优，进而进行混沌变量cid的设置；步骤9：判断是否满足终止条件，若满足则输出最终的全局最优粒子gbest，即自抗扰位置控制器的最优参数，和相对应的适应度值并退出程序；反之转向步骤5。