安徽理工大学 储怡然

永磁同步电动机由于其独特的性能而被广泛应用于许多电气传动中。永磁同步电动机最显著的优点是功率密度大、效率高、转矩电流比大，并且由于没有转子电流而降低了损耗。磁场定向控制(FOC)是电机驱动最常见的控制方法之一，也称为矢量控制，FOC改善了PMSM驱动的性能。在FOC中，由于转矩分量与磁链分量的解耦，使得永磁同步电机的速度控制更加容易。FOC包含了直轴和正交轴电流控制器和速度比例积分(PI)控制器，以实现对电流和转速的控制。为了获得最佳性能，PI控制器的参数设计十分重要。根据经验进行参数整定较为困难，且电机运行过程中受到扰动时参数难以自调整。

天牛须算法(Beetle Antennae search algorithm，BAS)是2017年由Jiang等提出的一种模仿自然界中天牛觅食过程的自然启发式算法。与粒子群算法相比，天牛须算法具有较强的抗干扰能力，搜索算法只需要一个个体，即一只甲虫，大大减少了计算量。

本文使用BAS算法对PI控制器进行优化，并对BAS算法加以改进，将其应用到PMSM的转速外环控制中，达到优化电机控制的目的。

1 PMSM的数学模型与矢量控制

永磁同步电机的数学模型主要由电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成，PMSM在同步旋转坐标系下的电压方程如下：

定子磁链方程为：

电磁转矩方程为：

机械运动方程为：

由于电磁转矩影响电机转速，通过对PMSM的转矩进行控制实现电机调速的目的。由公式可知，调节定子d轴和q轴的电磁分量即可调节电磁转矩。……