基于改进飞蛾扑火优化算法的PMSM矢量控制优化*

杜 涛， 曾国辉，黄 勃， 韦 钰

(上海工程技术大学 电子电气工程学院，上海 201620)

0 引 言

永磁同步电机(premanent magnet synchronous motor,PMSM)具有结构简单、体积小、质量轻、调速范围宽、功率因数高、易于散热与维护等显著优点，广泛应用于电动汽车、工业机器人、数控机床等领域[1～3]。目前，矢量控制是PMSM高性能控制中最成熟、最广泛的控制方式[4]。矢量控制通常采用磁通与转矩解耦的按转子磁场定向的转速电流双闭环的系统结构，涉及到转速外环，励磁电流内环，转矩电流内环三个PI控制器。但是传统的根据工程经验进行参数整定复杂、困难，且PMSM在运行过程中受到自身参数变化和外界干扰等因素影响，整定的PI参数对于交流伺服调速系统可能不是最优的[5,6]。

飞蛾扑火优化(moth to flame optimization,MFO)算法是2015年由澳大利亚Mirjalili S提出的一种新的模拟飞蛾飞行的自然启发式算法。MFO算法本质上是一种群体智能算法，与粒子群优化算法[7]、蚁群算法[8]、人工蜂群算法[9]等典型的群智能算法相比，具有搜索精度高、收敛速度快和全局搜索能力强等显著优点。

本文将MFO算法与传统PI控制结合，在此基础上，对飞蛾与火焰的更新机制进行了改进，并应用到PMSM的转速外环和电流内环的调节器中，实现比例—积分(proportio-nal-integral,PI)参数的自整定与优化，以达到电机的最优控制[10]。

1 三相PMSM的数学模型与矢量控制

在两相同步旋转坐标系下，建立PMSM的数学模型，其基本电压方程和磁链方程分别为

(1)

(2)

式中ud,uq为定子电压的直、交轴分量;Rs为定子绕组电阻;p为微分算子;ω为转子角速度。ψd,ψq为定子磁链的d,q轴分量;Ld,Lq为定子的d,q轴电感;id,iq为定子电流的d,q轴分量;ψf为永磁体磁链。……