一种无刷直流电机测速及控制试验台

本发明涉及电机测速，具体为一种无刷直流电机测速及控制试验台。

背景技术：

1、灰狼算法是一种群智能优化算法，该算法受到了灰狼捕食猎物活动的启发而开发的一种优化搜索方法，它具有较强的收敛性能、参数少、易实现等特点。近年来受到了学者的泛关注，它己被成功地应用到了车间调度、参数优化、图像分类等领域中。

2、而为了能够充分研究无刷直流电机空载和负载状态下转速情况以及实现无刷直流电机软件编程的控制，将灰狼算法融入到其中，来模拟解决优化问题进而得到问题最优解，但gwo算法存在求解精度低、全局搜索能力差以及会陷入局部最优解的缺点，针对该问题，我们提出了一种无刷直流电机测速及控制试验台。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种无刷直流电机测速及控制试验台。

2、本发明提供如下技术方案：一种无刷直流电机测速及控制试验台，包括底座和安装在底座上的两个支架，且两个支架上分别安装有无刷直流电机和磁粉制动器，所述无刷直流电机和磁粉制动器的输出轴之间通过联轴器连接，且联轴器内设有转速传感器；

3、且无刷直流电机通过导线与功能板卡连接，功能板卡上的调速单元控制无刷直流电机转速；

4、转速传感器通过导线与功能板卡连接，转速传感器采集转速信号传输至功能板卡

5、磁粉制动器通过导线与功能板卡连接，调节磁粉制动器实现空载或负载状态来检测电机转速；

6、且功能板卡采用cr-gwo算法实时读取转速信息，也可对无刷直流电机的转速进行控制；

7、cr-gwo算法如下：

8、s1、混合优化的种群初始化改进策略，将kent混沌映射与正弦和余弦随机分配进行混合，对种群进行初始化，其数学模型式为：

9、公式一：

10、公式二：xk+1＝[u*cos(p*π)*sin(v*π)]*xk

11、将样本值的区域分割为10×10的网格计算出各单位网格中点的数量，再通过核密度估计(kde)计算密度分布值；

12、s2、权重因子非线性惯性递减改进策略，狼群在寻找猎物时，受距离权重a所影响。当|a|>1灰狼与猎物远离，大范围搜寻意味着在全局寻找最优解；当|a|<1收缩搜寻范围，开始对猎物进行围攻，正弦非线性递减因子表达式为：

13、

14、式中，t为当前迭代次数，tmax为最大迭代次数，n为递减权重；

15、s3、种群位置的随机比例移动改进策略，算法中加入了随机比例权重。数学模型表达式为：

16、

17、

18、

19、

20、将该数学模型抽象为平面图像时，x1、x2、x3为三角型的三个顶点的坐标，其中m1、m2、m3分别表示在三角形内部任意一点距离比例的权重。x1、x2、x3分别对应的是alpha、beta、delta三只灰狼，由它们确定omega狼的位置不断贴近猎物进行攻击。随机扩大权重因子ρ∈(0,1)，扩大了x2、x3距离内部点的距离比例，意味着内部点更靠近x1。

21、优选的，s1中为避免初始化时陷入短周期，须使得初值与公式一中控制参数μ不相等且μ≠0.5，参数μ∈(0,1)，同时，为避免重复种群的出现，在kent混沌映射基础上，采用正余弦随机分配的策略。

22、优选的，s1中的公式二，其权重系数u＝2，随机系数p∈[0,1]和v∈[0,1]，xk为第k次迭代时混沌序列值。

23、与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

24、该无刷直流电机测速及控制试验台提出的算法，它即可以通过调节制动器实现空载或负载状态来检测电机转速，又可以通过控制板卡实现对电机控制，通过一种测试台可以进行多种研究测试，并且在cr-gwo控制算法的控制下，处于空载或负载时，无刷直流电机的上升时间、调整时间和峰值时间都能缩短，使得无刷直流电机的动态响应更加优秀。

技术特征：

1.一种无刷直流电机测速及控制试验台，其特征在于：包括底座(1)和安装在底座(1)上的两个支架(2)，且两个支架(2)上分别安装有无刷直流电机(3)和磁粉制动器(4)，所述无刷直流电机(3)和磁粉制动器(4)的输出轴之间通过联轴器(5)连接，且联轴器(5)内设有转速传感器；

2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机测速及控制试验台，其特征在于：s1中为避免初始化时陷入短周期，须使得初值与公式一中控制参数μ不相等且μ≠0.5，参数μ∈(0,1)，同时，为避免重复种群的出现，在kent混沌映射基础上，采用正余弦随机分配的策略。

3.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机测速及控制试验台，其特征在于：s1中的公式二，其权重系数u＝2，随机系数p∈[0,1]和v∈[0,1]，xk为第k次迭代时混沌序列值。

技术总结
本发明涉及电机测速技术领域，且公开了一种无刷直流电机测速及控制试验台，包括底座和安装在底座上的两个支架，且两个支架上分别安装有无刷直流电机和磁粉制动器，所述无刷直流电机和磁粉制动器的输出轴之间通过联轴器连接，且联轴器内设有转速传感器。该试验台提出的算法，它即可以通过调节制动器实现空载或负载状态来检测电机转速，又可以通过控制板卡实现对电机控制，通过一种测试台可以进行多种研究测试，并且在CR‑GWO控制算法的控制下，处于空载或负载时，无刷直流电机的上升时间、调整时间和峰值时间都能缩短，使得无刷直流电机的动态响应更加优秀。

技术研发人员：徐晓光,王淼,肖平,丁家乐,王奇凯,郑一可,郝旭耀
受保护的技术使用者：安徽工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5