优化脉冲模式毕设难题

Question

自动化本科毕设
毕设选题是双三相永磁同步电机的优化脉冲模式。

要用到python，jax和optax，只有仿真没有实际实验。

在python中建立起电机和两电平逆变器的模型，然后逆变器产生双三相脉冲波形，再转换到dq坐标系下输入到电机模型中得出电机转矩即电流，然后把损耗或转矩波动设置为优化目标对逆变器的开关角度进行优化。只分析稳态下的情况。

目前已经建立起了电机和逆变器模型，并使用mtpc（最大转矩电流比）求出合适的dq轴电流的最佳值，（把这个最佳值作为初始状态。）然后据此得出dq轴电压的应该值，把这个应该值作为输入，得到理想情况下的电机表现。（只有如此电机才能最快达到稳态，否则无法达到或很慢）

主要问题是：

1，模拟现实情况时，输入dq轴电压是波动的，但是电机的抗干扰能力很差，一旦dq轴电压波动达到某一很小的程度，电机便无法到达稳态。

2，逆变器输出的dq轴电压也是震荡的，这种情况下无法使用mtpc。如何使电机最快达到稳态呢？

3，后续的优化是离线的，因此解决上述问题时无法使用任何反馈控制方法。

Answer 1

让【道友老李】来帮你解答，本回答参考通义千问大模型编写，并整理提供，如果还有疑问可以点击头像关注私信或评论。

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针对您提出的三个主要问题，我给出以下解答： 问题1：电机的抗干扰能力很差，一旦dq轴电压波动达到某一很小的程度，电机无法到达稳态。 解决方案：可以尝试使用滤波器或者PID控制器来减小输入dq轴电压的波动。通过优化滤波器参数或PID控制器的参数，使得电机对于小幅度的dq轴电压波动具有更好的稳定性。 案例：下面是一个简单的PID控制器的实现代码示例：

import numpy as np
class PIDController:
    def __init__(self, kp, ki, kd):
        self.kp = kp
        self.ki = ki
        self.kd = kd
        self.prev_error = 0
        self.integral = 0
    def update(self, error):
        self.integral += error
        derivative = error - self.prev_error
        output = self.kp * error + self.ki * self.integral + self.kd * derivative
        self.prev_error = error
        return output
# 使用PID控制器来控制dq轴电压
pid_controller = PIDController(kp=0.1, ki=0.01, kd=0.05)
desired_voltage = 10.0
current_voltage = 9.5  # 假设当前的dq轴电压为9.5
error = desired_voltage - current_voltage
output_voltage = pid_controller.update(error)
print("Output Voltage:", output_voltage)

问题2：逆变器输出的dq轴电压是震荡的，无法使用mtpc，如何使电机最快达到稳态呢？ 解决方案：可以尝试使用模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）来优化逆变器的输出电压。通过建立电机模型和逆变器模型的预测模型，优化预测模型的控制输入，使得电机能够更快地达到稳态状态。 问题3：后续的优化是离线的，无法使用任何反馈控制方法。 解决方案：可以尝试使用基于模型的优化方法，例如遗传算法、粒子群优化算法等来进行逆变器开关角度的优化。这些算法利用电机模型和优化目标函数，在离线情况下找到最优的逆变器开关角度，以达到优化性能的目的。 希望以上解答能够帮助您解决问题。如果有任何疑问或需要进一步的帮助，请随时告诉我。