用粒子群優(yōu)化spwm波及其諧波分析【開(kāi)題報(bào)告】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告電氣工程與自動(dòng)化電氣工程與自動(dòng)化用粒子群優(yōu)化用粒子群優(yōu)化SPWMSPWM波及其諧波分析波及其諧波分析一、選題的背景與意義現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域的控制理論發(fā)展迅猛，脈沖寬度調(diào)制技術(shù)通常被稱(chēng)為PWM控制技術(shù)，是通過(guò)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形（包括幅值和相位）的技術(shù)。在微處理器被應(yīng)用于PWM技術(shù)并數(shù)字化后，各種控制方案不斷涌現(xiàn)，從最初追求電壓波形的正弦，到電流波形的正弦，再到磁通的正弦，PWM控

2、制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新和不斷完善的過(guò)程。PWM控制是現(xiàn)代通用變頻器的控制核心技術(shù)。任何控制算法的最終實(shí)現(xiàn)幾乎都是以各種PWM控制方式完成的。目前在通用變頻器中多采用SPWM正弦波的脈沖寬度調(diào)制控制方式。所謂SPWM控制方式就是通過(guò)改變PWM輸出的脈沖寬度使輸出電壓的平均值接近于正弦波的控制方式[1]。SPWM在交流傳動(dòng)乃至其它能量變換系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用，成為電氣控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。目前經(jīng)常采用的數(shù)學(xué)模型有很多種，例如等

3、效面積法，自然采樣法和規(guī)則采樣法，而規(guī)則采樣法中又可分成對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法與不對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣法。優(yōu)化技術(shù)是以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，可應(yīng)用到工程問(wèn)題中。粒子群優(yōu)化算法（PSO）源于對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)捕食系統(tǒng)的模擬，是近年來(lái)被廣為關(guān)注和研究的一種智能優(yōu)化算法。該算法以其實(shí)現(xiàn)容易、精度高、收斂快等優(yōu)點(diǎn)引起了學(xué)術(shù)界的重視。并且在解決實(shí)際問(wèn)題中展示了其優(yōu)越性?；赑SO優(yōu)化估計(jì)各次諧波的幅值于相位，力圖得到諧波小的SPWM波形生成的最佳調(diào)制比、占空比的實(shí)用方法。并于傳統(tǒng)方法

4、進(jìn)行對(duì)比，得到此方法的有效性。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題：1、基本內(nèi)容正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)就是產(chǎn)生與正弦波等效的一系列等幅但不等寬矩形脈沖波形。等效原理是每個(gè)矩形脈沖面積與對(duì)應(yīng)位置正弦波面積相等.如圖l，設(shè)矩形脈沖高度設(shè)為Us2，寬度設(shè)為，中點(diǎn)角度為，Um為調(diào)制正弦波的振幅，n以為載波比，那么等效面積原理可以表示為：i?i?22siUsin2sinsin22ininmmiUtdtUn??????????????當(dāng)n較大

5、時(shí)，，并設(shè)2UmUs=M則可得到：sin22nn???r2~U（01）是范圍在（01）的均勻隨機(jī)序列。表示的是第顆粒子在第維的第n次迭代nijxij的位置。代表第顆粒子在第維的第n次迭代的個(gè)體最佳位置。代表第顆粒子在第維nijpijngjpij的第n次迭代的全局最佳位置。代表第顆粒子在第維的第n次迭代的速度。每一個(gè)都在nijvijnijv的范圍里以降低粒子離開(kāi)搜索空間的可能性。速度鉗制的公式可以表示為：??maxmaxddvv?（3）m

6、axmaxmaxmaxmaxmaxnddijnnnddijijijnddijvvvvvvvvvvv?????????????一顆粒子的新位子可以用公式（2）來(lái)計(jì)算。每一顆粒子的個(gè)體最佳位置被更新，用公式：（4）1()()()()nnnijijijnijnnnijijijJJpxppxJJpx?????????全局的最佳位置通過(guò)粒子先前的每一步被找到，并且被定義為：（5）1argmin()12nngjijJiNpp??????在方程中變量

7、被稱(chēng)為慣性權(quán)重。慣性權(quán)重是用來(lái)控制以前的速度流速的影響，以影響ww“飛點(diǎn)”在的全局和局部的探索能力。大的慣性重量有利于全局探索，但是小的慣性變量方便局部探索當(dāng)前的搜索范圍。選擇合適的慣性重量可提供全局和局部之間的平衡探索能力和要求較少的平均迭代找到最佳的位置。有一種簡(jiǎn)單的方法，值是隨著迭代線(xiàn)性的減少，通過(guò)數(shù)學(xué)方法，描述為：w（6）maxminmaxmaxwwwwiteriter???其中是起始的權(quán)重，是最終的權(quán)重，是最大的迭代次數(shù)，是當(dāng)

8、前的迭代次數(shù)。maxwminwmaxiteriter通常，我們定義的慣性權(quán)重在迭代期間線(xiàn)性從0.9下降到0.4[3]。w2、擬解決問(wèn)題(1).結(jié)合PSO算法，綜述典型方案的優(yōu)缺點(diǎn)。(2).應(yīng)用各種算法和方法，估計(jì)各次諧波的幅值與相位，力圖得到諧波小的SPWM波形生成的最佳調(diào)制比、占空比的實(shí)用方法。從而提出一種實(shí)用的諧波幅值與相位的估計(jì)與分析方法，給出算法的具體步驟。(3).對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，并在不同信噪比下比較辨識(shí)的結(jié)果，如辨識(shí)精度，收斂