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(xué)信息工程學(xué)院，湖南湘潭411105）
摘 要：為了提高雙級(jí)矩陣變換囂( tsmc)在電網(wǎng)電壓突變和負(fù)載擾動(dòng)時(shí)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(duì)自抗擾控制器(adrc)參數(shù)多，整定困難的特點(diǎn)，在adrc的參數(shù)整定過(guò)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(dòng)態(tài)地調(diào)整交叉和受異概率，同時(shí)為了克服標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法優(yōu)化過(guò)程中收斂速度慢、穩(wěn)定性差等問(wèn)題，對(duì)選擇算子和交叉算子做了一些改進(jìn)，從而能方便地找出符合設(shè)計(jì)要求的一組參數(shù)，有效地縮短adrc的參數(shù)調(diào)整時(shí)間，提高遺傳算法的精度，用優(yōu)化的adrc對(duì)tsmc的輸出電壓進(jìn)行閉環(huán)控制，仿真結(jié)果表明改進(jìn)的控制器可在一定程度上兼顧tsmc的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性。
關(guān)鍵詞：雙級(jí)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(hào)：tp 27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a
1引言
雙級(jí)矩陣變換器( tsmc)沒(méi)有中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其輸出電壓通常會(huì)直接受到各種擾動(dòng)的影響。自抗擾控制器(adrc)不依賴于被控對(duì)象的精確模型，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)并補(bǔ)償控制對(duì)象的內(nèi)外擾，使得系統(tǒng)對(duì)外擾和不確定因素均有很好的適應(yīng)能力。用adrc對(duì)tsmc進(jìn)行閉環(huán)控制是抑制各種擾動(dòng)的有效方法。
adrc需要整定的參數(shù)較多，若采用試湊法對(duì)其參數(shù)進(jìn)行整定，則整定過(guò)程工作量大，耗時(shí)長(zhǎng)。遺傳算法( ga)作為一種有效的全局隨機(jī)優(yōu)化方法，在參數(shù)尋優(yōu)方面具有快速、高效的特點(diǎn)。文獻(xiàn)[4]將ga用于解決adrc的參數(shù)整定問(wèn)題。文獻(xiàn)[5]運(yùn)用自適應(yīng)遺傳算法(aga)對(duì)連續(xù)攪拌反應(yīng)釜系統(tǒng)及平面兩連桿機(jī)械手中涉及的一階adrc的參數(shù)進(jìn)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(duì)交叉和變異概率進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)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(duì)象而變化。
本文在文獻(xiàn)[6]的基礎(chǔ)之上，以tsmc為控制對(duì)象，將自適應(yīng)的交叉、變異概率與****個(gè)體保留策略和均勻交叉算子結(jié)合起來(lái)，對(duì)tsmc閉環(huán)控制系統(tǒng)中二階adrc的部分參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使得原本繁瑣的參數(shù)整定工作變得簡(jiǎn)單易行，從而有效地縮短了adrc中參數(shù)的凋整時(shí)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(qiáng)，系統(tǒng)具有較好的動(dòng)、靜態(tài)性能和抗干擾能力。
2 tsmc的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及空間矢量調(diào)制策略
1) tsmc的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)6 3 18開(kāi)關(guān)tsmc的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。
它由整流級(jí)和逆變級(jí)兩級(jí)變換電路組成，可以看出tsmc的直流環(huán)節(jié)無(wú)濾波儲(chǔ)能元件。
2)空間矢量調(diào)制策略整流級(jí)的6個(gè)雙向開(kāi)關(guān)可合成6個(gè)靜止的有效空間矢量i1-i6和3個(gè)零矢量。逆變級(jí)的6個(gè)開(kāi)關(guān)可合成6個(gè)有效空間矢量v1~ v6和2個(gè)零矢量。
有效空間矢量將平面平均分為6個(gè)扇區(qū)，如圖2，圖3所示。
括號(hào)中的符號(hào)表示空間矢量對(duì)應(yīng)的開(kāi)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(guò)pwm調(diào)制合成。對(duì)于任意給定的輸入電流矢量，可由其所處扇區(qū)的2個(gè)相鄰有效空間矢量及零空間矢量jo合成。
其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
式中，mc為整流級(jí)調(diào)制系數(shù)(0≤mc≤1);θc為電流矢量扇區(qū)角；dm，dn，doc,為開(kāi)美狀態(tài)占空比；tm，tn，t0c為開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間；ts為開(kāi)關(guān)周期。
同樣的，任意的逆變級(jí)輸出電壓，也可由電壓所處扇區(qū)的2個(gè)相鄰空間矢量對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)及其占空比來(lái)合成。
以第一區(qū)間為例，將整流級(jí)與逆變級(jí) |
