tsmc控制系統(tǒng)中adrc參數(shù)的自適應(yīng)優(yōu)化
鄧文浪，楊鈺，文天祥，周立明
（湘潭大學信息工程學院，湖南湘潭411105）
摘 要：為了提高雙級矩陣變換囂( tsmc)在電網(wǎng)電壓突變和負載擾動時的抗干擾能力．將自抗擾控制技術(shù)應(yīng)用于ts/vic的閉環(huán)控制，針對自抗擾控制器(adrc)參數(shù)多，整定困難的特點，在adrc的參數(shù)整定過程中用了自適應(yīng)遺傳算法( aca)：該算法能夠隨適應(yīng)度函數(shù)值動態(tài)地調(diào)整交叉和受異概率，同時為了克服標準遺傳算法優(yōu)化過程中收斂速度慢、穩(wěn)定性差等問題，對選擇算子和交叉算子做了一些改進，從而能方便地找出符合設(shè)計要求的一組參數(shù)，有效地縮短adrc的參數(shù)調(diào)整時間，提高遺傳算法的精度，用優(yōu)化的adrc對tsmc的輸出電壓進行閉環(huán)控制，仿真結(jié)果表明改進的控制器可在一定程度上兼顧tsmc的動態(tài)和靜態(tài)性。
關(guān)鍵詞：雙級矩陣變換器；自抗擾控制器；自適應(yīng)遺傳算法；參數(shù)整定
中圖分類號：tp 27 文獻標識碼：a
1引言
雙級矩陣變換器( tsmc)沒有中間儲能環(huán)節(jié)，實際應(yīng)用時，其輸出電壓通常會直接受到各種擾動的影響。自抗擾控制器(adrc)不依賴于被控對象的精確模型，通過自動檢測并補償控制對象的內(nèi)外擾，使得系統(tǒng)對外擾和不確定因素均有很好的適應(yīng)能力。用adrc對tsmc進行閉環(huán)控制是抑制各種擾動的有效方法。
adrc需要整定的參數(shù)較多，若采用試湊法對其參數(shù)進行整定，則整定過程工作量大，耗時長。遺傳算法( ga)作為一種有效的全局隨機優(yōu)化方法，在參數(shù)尋優(yōu)方面具有快速、高效的特點。文獻[4]將ga用于解決adrc的參數(shù)整定問題。文獻[5]運用自適應(yīng)遺傳算法(aga)對連續(xù)攪拌反應(yīng)釜系統(tǒng)及平面兩連桿機械手中涉及的一階adrc的參數(shù)進行了優(yōu)化，使得被控系統(tǒng)的性能有了一定的改善。但文中僅對交叉和變異概率進行了改進，對選擇，交叉和變異算子則未涉及，并且待調(diào)參數(shù)也隨著控制對象而變化。
本文在文獻[6]的基礎(chǔ)之上，以tsmc為控制對象，將自適應(yīng)的交叉、變異概率與****個體保留策略和均勻交叉算子結(jié)合起來，對tsmc閉環(huán)控制系統(tǒng)中二階adrc的部分參數(shù)進行了優(yōu)化，使得原本繁瑣的參數(shù)整定工作變得簡單易行，從而有效地縮短了adrc中參數(shù)的凋整時間，并且提高了系統(tǒng)的可靠性。仿真結(jié)果表明，該控制方法響應(yīng)速度快，魯棒性強，系統(tǒng)具有較好的動、靜態(tài)性能和抗干擾能力。
2 tsmc的拓撲結(jié)構(gòu)及空間矢量調(diào)制策略
1) tsmc的拓撲結(jié)構(gòu)6 3 18開關(guān)tsmc的拓撲結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
它由整流級和逆變級兩級變換電路組成，可以看出tsmc的直流環(huán)節(jié)無濾波儲能元件。
2)空間矢量調(diào)制策略整流級的6個雙向開關(guān)可合成6個靜止的有效空間矢量i1-i6和3個零矢量。逆變級的6個開關(guān)可合成6個有效空間矢量v1~ v6和2個零矢量。
有效空間矢量將平面平均分為6個扇區(qū)，如圖2，圖3所示。
括號中的符號表示空間矢量對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)。
任意的空間矢量均可由有效空間矢量和零矢量通過pwm調(diào)制合成。對于任意給定的輸入電流矢量，可由其所處扇區(qū)的2個相鄰有效空間矢量及零空間矢量jo合成。
其數(shù)學表達式為
式中，mc為整流級調(diào)制系數(shù)(0≤mc≤1);θc為電流矢量扇區(qū)角；dm，dn，doc,為開美狀態(tài)占空比；tm，tn，t0c為開關(guān)導(dǎo)通時間；ts為開關(guān)周期。
同樣的，任意的逆變級輸出電壓，也可由電壓所處扇區(qū)的2個相鄰空間矢量對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)及其占空比來合成。
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