DE102015212685A1 - Method for optimizing a control of an electric drive system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung einer Ansteuerung eines elektrischen Antriebssystems, bei welchem Betriebs- und/oder Regelparameter eines Elektromotors bestimmt werden. Bei einem Verfahren, bei welchem Wirkungsgrad, Drehmomentgenauigkeit und Drehmomentwelligkeit optimal bei der Regelung eingestellt werden, werden die Betriebs- und Regelparameter während eines stationären Betriebes des Elektromotors durch einen Optimierungsalgorithmus adaptiert.The invention relates to a method for optimizing a control of an electric drive system, in which operating and / or control parameters of an electric motor are determined. In a method in which efficiency, torque accuracy and torque ripple are optimally set in the control, the operating and control parameters are adapted during stationary operation of the electric motor by an optimization algorithm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung einer Ansteuerung eines elektrischen Antriebssystems, bei welchem Betriebs- und/oder Regelparameter eines Elektromotors bestimmt werden.The invention relates to a method for optimizing a control of an electric drive system, in which operating and / or control parameters of an electric motor are determined.

In Antriebssträngen, die von einem Elektromotor, beispielsweise einer permanenterregten Synchronmaschine, betrieben werden, erfolgt eine feldorientierte Regelung des Elektromotors. Die für die Regelung notwendigen Betriebs- und Regelparameter sowie eventuell deren Adaptionsformalismen werden in der Entwicklungsphase des Antriebsstranges festgelegt und sind somit über die Lebenszeit des Antriebsstranges fixiert. Durch die Festlegung der Betriebs- und Regelparameter des elektrischen Antriebsstranges im Vorfeld des Serieneinsatzes können die verschiedensten Streuungen und Störeinflüsse, die im Serieneinsatz des elektrischen Antriebsstranges auftreten, nicht ausreichend kompensiert werden. Zu diesen Streuungen und Störeinflüssen zählen beispielsweise Toleranzen im Magnetkreis des Elektromotors, deren Temperaturabhängigkeit und Alterung, Ungenauigkeiten in der Ansteuerung, wechselnde Lastbedingungen sowie variierende Abweichungen der Rotorlage-, Drehzahl- und Temperatursensorik. Diese Einflüsse führen zu einer Reduktion des Systemwirkungsgrades, erhöhter Drehmomentwelligkeit und Drehmomentabweichungen.In drive trains, which are operated by an electric motor, such as a permanent-magnet synchronous machine, there is a field-oriented control of the electric motor. The operating and control parameters necessary for the control and possibly their adaptation formalisms are determined in the development phase of the drive train and are thus fixed over the lifetime of the drive train. By determining the operating and control parameters of the electric drive train in the run-up to series production, the most diverse scatters and interference that occur in the series use of the electric drive train can not be sufficiently compensated. These variations and disturbances include, for example, tolerances in the magnetic circuit of the electric motor, their temperature dependence and aging, inaccuracies in the control, changing load conditions and varying deviations of the rotor position, speed and temperature sensors. These influences lead to a reduction of the system efficiency, increased torque ripple and torque deviations.

Aus S. Kirkpatrick, C. D. Gelatt, M. P. Vecchi: „Optimization by simulated annealing, Science 1983, Vol 220, No. 4598, S. 671–680 ist ein globales Optimierungsverfahren für unterschiedlichste Probleme bekannt. Dabei handelt es sich um ein heuristisches Verfahren „simulierte Abkühlung“ („simulated annealing“). Bei diesem Verfahren wird eine Algorithmustemperatur bei aufeinanderfolgenden Optimierungsvorgängen ständig verringert.Out S. Kirkpatrick, CD Gelatt, MP Vecchi: "Optimization by simulated annealing, Science 1983, Vol 220, no. 4598, pp. 671-680 is a global optimization method for a wide variety of problems known. This is a heuristic method "simulated annealing". In this method, an algorithm temperature is constantly reduced in successive optimization processes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebssystems anzugeben, bei welchem die Potentiale bei Wirkungsgrad, Drehmomentgenauigkeit und Drehmomentwelligkeit weitgehend genutzt werden. The invention has for its object to provide a method for controlling an electric drive system, in which the potentials in efficiency, torque accuracy and torque ripple are widely used.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Betriebs- und Regelparameter während eines stationären Betriebes des Elektromotors durch einen Optimierungsalgorithmus adaptiert werden. Durch die Anwendung eines Optimierungsalgorithmus während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems wird über die Lebensdauer des Antriebssystems die Regelung des Elektromotors hinsichtlich Wirkungsgrad, Drehmomentgenauigkeit und Drehmomentwelligkeit optimal eingestellt. Dies erfolgt aufgrund der Auswertung des während des aktuellen Betriebes des Elektromotors auftretenden Systemverhaltens, wodurch die Regelparameter optimiert werden.According to the invention the object is achieved in that the operating and control parameters are adapted during steady state operation of the electric motor by an optimization algorithm. Through the use of an optimization algorithm during operation of the electric drive system, the control of the electric motor is optimally adjusted in terms of efficiency, torque accuracy and torque ripple over the life of the drive system. This is done on the basis of the evaluation of the system behavior occurring during the current operation of the electric motor, whereby the control parameters are optimized.

Vorteilhafterweise wird als globaler Optimierungsalgorithmus ein Verfahren „simulierte Abkühlung“ (simulated annealing) verwendet. Mittels dieses Verfahrens werden kontinuierlich alle relevanten Betriebs- und Regelparameter global bezüglich Wirkungsgrad, Drehmomentgenauigkeit und Drehmomentwelligkeit optimiert und somit an die aktuellen Betriebsbedingungen des Antriebssystems angepasst. Advantageously, a method "simulated annealing" is used as the global optimization algorithm. This method continuously optimizes all relevant operating and control parameters globally with regard to efficiency, torque accuracy and torque ripple and thus adapts them to the current operating conditions of the drive system.

In einer Ausgestaltung wird eine, in dem Verfahren „simulierte Abkühlung“ verwendete Algorithmustemperatur während eines Optimierungsvorganges konstant gehalten. Eine solche konstante Algorithmustemperatur ergibt während der gesamten Fahrzeit des den Antriebsstrang umfassenden Fahrzeuges eine gleichartige Akzeptanzwahrscheinlichkeit von ungünstigeren Regler-Parametrierungen. Diese ermöglichen das Verlassen von lokalem Optimas zur Findung der global optimalen Reglereinstellungen selbst bei einem zeitlich varianten Antriebssystem. In one embodiment, an algorithmic temperature used in the method of "simulated cooling" is kept constant during an optimization process. Such a constant algorithm temperature during the entire travel time of the vehicle comprising the drive train results in a similar acceptance probability of less favorable controller parameterizations. These allow leaving local optimas to find the globally optimal controller settings even with a time-variant drive system.

In einer Variante werden in einem Initialisierungvorgang vor einem ersten Optimierungsversuch die dem Optimierungsalgorithmus zugrundeliegenden Betriebs- und Regelparameter experimentell, analytisch und/oder durch eine Finite-Elemente-Berechnung bestimmt. Die Regelparameter werden vorab in der Entwicklungsphase des Antriebssystems bestimmt. In a variant, the operating and control parameters underlying the optimization algorithm are determined experimentally, analytically and / or by a finite element calculation in an initialization process before a first optimization attempt. The control parameters are determined in advance in the development phase of the drive system.

In einer Ausführungsform wird in einem Optimierungsversuch eine neue Parametrierung in einem Zufallsverfahren auf der Grundlage einer aktuell akzeptierten Parametrierung des Optimierungsalgorithmus bestimmt, anhand welcher eine Akzeptanzwahrscheinlichkeit der neuen Parametrierung in Abhängigkeit von dem, mit der neuen Parametrierung erreichten Gütekriterien ermittelt wird. Anhand dieser Akzeptanzwahrscheinlichkeit, welche auf der Basis der erreichten Gütekriterien bestimmt wird, wird festgelegt, ob die neue Parametrierung weiteren Optimierungsversuchen zugrunde gelegt wird oder verworfen wird.In one embodiment, an optimization attempt is used to determine a new parameterization in a random procedure on the basis of a currently accepted parameterization of the optimization algorithm, based on which an acceptance probability of the new parameterization is determined as a function of the quality criteria achieved with the new parameterization. On the basis of this acceptance probability, which is determined on the basis of the achieved quality criteria, it is determined whether the new parameterization is based on further optimization attempts or is discarded.

In einer Weiterbildung wird ein Zufallswert bestimmt, wobei die neue Parametrierung für den nächsten Optimierungsversuch als Ausgangswert übernommen wird, wenn die Akzeptanzwahrscheinlichkeit größer als der Zufallswert ist. Hiermit können lokale Optima im Verlauf des Optimierungsvorganges verlassen und das globale Optimum gefunden werden.In a development, a random value is determined, with the new parameterization being adopted as the starting value for the next optimization attempt if the acceptance probability is greater than the random value. With this, local optima can be left in the course of the optimization process and the global optimum can be found.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Zufallswert in jedem Optimierungsversuch neu bestimmt. Damit wird sichergestellt, dass während der Fahrt des Fahrzeuges der augenblickliche Zustand des Elektromotors für die Einstellung der Betriebs- bzw. Regelparameter berücksichtigt wird.In another embodiment, the random value in each optimization attempt becomes new certainly. This ensures that, during the drive of the vehicle, the instantaneous state of the electric motor is taken into account for setting the operating or regulating parameters.

Vorteilhafterweise erfolgt zwischen den einzelnen Optimierungsversuchen eine Regelung des Elektromotors des elektrischen Antriebsstranges auf Grundlage der bei den vorhergehenden Optimierungsversuchen ermittelten besten Parametrierung. Die beste Parametrierung wird daher im Rahmen der Optimierung abgespeichert. Advantageously, a control of the electric motor of the electric drive train takes place between the individual optimization experiments on the basis of the best parameterization determined in the preceding optimization experiments. The best parameterization is therefore stored as part of the optimization.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Optimierungsversuche während des Betriebes des Elektromotors in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt, wobei die Zeitabstände vorzugsweise entsprechend einer Erfolgsrate des Optimierungsvorganges bestimmt werden. Um eine gute Systemnutzung während des Optimierungszeitraumes zu gewährleisten, müssen die Optimierungsversuche über die gesamte Regeldauer möglichst kurz gehalten werden. In a further embodiment, the optimization attempts are repeated during the operation of the electric motor at predetermined time intervals, wherein the time intervals are preferably determined according to a success rate of the optimization process. In order to ensure good system utilization during the optimization period, the optimization attempts must be kept as short as possible over the entire rule duration.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 eine Prinzipdarstellung einer Regelung eines elektrischen Antriebssystems, 1 a schematic diagram of a control of an electric drive system,

2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, 2 an embodiment of the method according to the invention,

3 eine Ablaufdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens während des Betriebes des elektrischen Antriebssystems. 3 a flow chart of the method according to the invention during operation of the electric drive system.

In 1 ist eine Prinzipdarstellung einer Regelung eines elektrischen Antriebsstranges 1 dargestellt, welches einen Elektromotor umfasst. Bei dieser Regelung werden Ansteuerparameter 2, die der Regelung zugrunde liegen, als Eingangsgrößen dem elektrischen Antriebssystem 1 zugeführt. Das elektrische Antriebssystem 1 gibt Ausgangssignale 3 aus, aus welchen Gütefaktoren E des Regelungsverfahrens bestimmt werden. Zu diesen Gütefaktoren E zählen der Wirkungsgrad, die Drehmomentgenauigkeit und die Drehmomentwelligkeit. Diese Gütefaktoren E werden dem Optimierungsprozess 4 zugeführt, welcher als Ergebnis der Optimierung die Ansteuerparameter 2 der Regelung neu einstellt. In 1 is a schematic diagram of a regulation of an electric drive train 1 represented, which comprises an electric motor. In this control are driving parameters 2 , which are the basis of the scheme, as input to the electric drive system 1 fed. The electric drive system 1 gives output signals 3 from which quality factors E of the control method are determined. These E factors include efficiency, torque accuracy, and torque ripple. These quality factors E become the optimization process 4 supplied, which as a result of the optimization, the control parameters 2 restarts the regulation.

Die Optimierung 4 erfolgt im vorliegenden Fall mittels eines Verfahrens „simulated annealing“ („simulierte Abkühlung“), welches ausgeführt wird, wenn der elektrische Antriebsstrang 1 in einem konstanten Betriebspunkt gefahren wird. Dabei wird davon ausgegangen, dass während der gesamten Fahrzeit eine konstante Algorithmustemperatur bei dem Optimierungsverfahren berücksichtigt wird. The optimization 4 takes place in the present case by means of a method "simulated annealing", which is carried out when the electric drive train 1 is driven in a constant operating point. It is assumed that a constant algorithm temperature is taken into account during the entire travel time in the optimization process.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird im Block 100 eine neue Parametrierung pnew zufällig gewählt, die auf der aktuell akzeptierten Parametrierung paccepted basieren. pnew = neighbour(paccepted) 2 shows an embodiment of the method according to the invention. It is in the block 100 a new parameterization p new randomly selected based on the currently accepted parameterization p accepted . p new = neighbor (p accepted )

In dem darauffolgenden Block 110 wird eine Akzeptanzwahrscheinlichkeit P für die neue Parametrierung pnew in Abhängigkeit von den damit erreichten Gütekriterien E bei konstanter Algorithmustemperatur T berechnet. Pacceptance = P(E(pnew), E(paccepted), T) = exp(–(pnew – paccepted)/T). In the following block 110 an acceptance probability P is calculated for the new parameterization p new as a function of the quality criteria E achieved thereby at a constant algorithm temperature T. P acceptance = P (E (p new ), E (p accepted ), T) = exp (- (p new -p accepted ) / T).

Im darauf folgenden Block 120 wird ein Zufallswert zwischen 0 und 1 bestimmt, der charakteristisch für die aktuell vorliegenden Regelungsbedingungen des elektrischen Antriebsstranges 1 ist. Im Block 130 wird geprüft, ob die Akzeptanzwahrscheinlichkeit Pacceptance größer als ein Zufallswert zwischen 0 und 1 ist. Ist dies der Fall, so wird im Block 140 die neue Parametrierung pnew als weiter zu verarbeitende Parametrierung paccepted übernommen. Ist dies nicht der Fall, wird im Block 150 die alte akzeptierte Parametrierung pnew beibehalten. Im Block 160 wird nach einem vorgegebenen Zeitraum der nächste Optimierungsversuch durchgeführt.In the next block 120 a random value is determined between 0 and 1, which is characteristic of the currently existing control conditions of the electric drive train 1 is. In the block 130 it is checked whether the acceptance probability P acceptance is greater than a random value between 0 and 1. If this is the case, then in the block 140 the new parameterization p new is adopted as further parameterization p accepted . If this is not the case, in the block 150 retain the old accepted parameterization p new . In the block 160 After a predetermined period of time, the next optimization attempt is carried out.

Zu den zu optimierenden Ansteuerparametern des Antriebsstranges 1 zählen unter anderem die verwendete Id-Iq-Kombination, wobei q und d Richtungen innerhalb eines rotorfesten Koordinatensystems des Elektromotors und I der Motorstrom sind. Weiter gehören dazu das Drehmoment des Elektromotors, welches sich in diesem rotorfesten d-q-Koordinatensystem anhand der Kombination von Stromanteilen I in Richtung des verketteten Flusses der Magneten d und rechtwinklig zu dieser q bei gegebener Polzahl p ergibt. Weitere Ansteuerparameter sind Verstärkungsfaktoren und Nachstellzeiten der in der feldorientierten Regelung enthaltenen PI-Regler, Modellierung der thermischen Anbindung von Temperatursensoren im Elektromotor und der Elektronik, Schaltfrequenzen der Leistungshalbleiter des Elektromotors, Verfahren zur Pulsweiten-Modulation der Leistungsendstufe, Parameter der Feldschwächeregelung, Justierung der Strom- und Rotorlagesensoren. To the driving parameters of the drive train to be optimized 1 Among others, the used Id-Iq combination, where q and d are directions within a rotor-fixed coordinate system of the electric motor and I is the motor current. Further, this includes the torque of the electric motor, which results in this rotor-fixed dq coordinate system based on the combination of current components I in the direction of the concatenated flux of the magnet d and at right angles to this q at a given number of poles p. Further control parameters are amplification factors and reset times of the PI controllers contained in the field-oriented control, modeling of the thermal connection of temperature sensors in the electric motor and the electronics, switching frequencies of the power semiconductors of the electric motor, methods for pulse width modulation of the power output stage, parameters of the field weakening control, adjustment of the current and rotor position sensors.

Wie aus 3 ersichtlich, muss vor dem Start des eigentlichen Optimierungsvorganges eine Initial-Parametrierung im Block 200 vorgenommen werden. Als initiale Werte können die für den jeweiligen Betriebspunkt zuvor offline mittels experimentellen oder analytischem Verfahren und/oder einer Finite-Elemente-Berechnung berechneten Ansteuerparameter verwendet werden. Diese Initial-Parametrierung 200 bildet für den ersten Optimierungsversuch 210 den Ausgangspunkt und wird als akzeptierte Parametrierung paccepted betrachtet. Während des ersten Optimierungsversuches 210 wird anhand des beschriebenen Vergleiches der Akzeptanzwahrscheinlichkeit Pacceptance mit dem Zufallswert random (0, 1) die gefundene Parametrierung pnew verworfen, da diese schlechter ist als die aktuell eingestellte Parametrierung paccepted. In dem nach einem vorgegebenen Zeitraum wieder neu durchgeführten zweiten Optimierungsversuch 220 wird die berechnete Parametrierung pnew als die bisher beste betrachtet und in die Regelung des Antriebsstranges 1 als Parametrierung paccepted übernommen. Diese stellt nun den Ausgangspunkt für den darauf folgenden Optimierungsversuch 230 dar und wird abgespeichert. Bis eine bessere Parametrierung gefunden wird, wird zwischen den einzelnen Optimierungsversuchen fortan mit dieser gefahren. In dem weiteren Optimierungsversuch 230 wird eine Parametrierung pnew gefunden, welche schlechter als die aktuelle Parametrierung paccepted ist, welche deshalb nicht übernommen wird, sondern die aktuelle Parametrierung pacceptance weiter verwendet wird. Der darauffolgende Optimierungsversuch basiert jedoch auf der ungünstigen Parametrierung pnew, falls die zugehörige Güte größer ist als ein Zufallswert. Hierdurch können lokale Optima im Laufe des Optimierungsverfahrens verlassen werden Entscheidend für die Anwendung eines solchen Online-Parametrierungsverfahrens ist ein stationärer Fahrbetrieb des Antriebsstranges 1 über der Zeit. Unter dem stationären Fahrbetrieb soll dabei verstanden werden, dass Drehzahl und Drehmoment des Elektromotors annäherungsweise konstant sind.How out 3 can be seen, an initial parameterization in the block before the start of the actual optimization process 200 be made. The initial values can be those for the respective operating point previously offline by means of experimental or analytical method and / or a finite element calculation calculated driving parameters are used. This initial parameterization 200 forms for the first optimization attempt 210 the starting point and is considered as accepted parameterization p accepted . During the first optimization attempt 210 Based on the described comparison of the acceptance probability P Acceptance with the random value random (0, 1), the found parameterization p new is discarded because this is worse than the currently set parameterization p accepted . In the second optimization attempt carried out again after a predetermined period of time 220 the calculated parameterization p new is regarded as the best so far and in the regulation of the drive train 1 adopted as parameterization p accepted . This now provides the starting point for the subsequent optimization attempt 230 is and is stored. Until a better parameterization is found, it will continue to run between the individual optimization attempts. In the further optimization attempt 230 a parameterization p new is found which is worse than the current parameterization p accepted , which is therefore not accepted, but the current parameterization p acceptance is used further. However, the subsequent optimization attempt is based on the unfavorable parameterization p new if the associated quality is greater than a random value. As a result, local optima can be left in the course of the optimization process. A decisive factor for the application of such an online parameterization method is stationary driving operation of the drive train 1 over time. Under the stationary driving is to be understood that speed and torque of the electric motor are approximately constant.

Der Optimierungsversuch kann sich dabei auf die verschiedensten Ansteuerparameter stützen. In einer ersten Variante werden lediglich die Ansteuerparameter Verstärkungsfaktor und Nachstellzeiten des in der feldorientierten Regelung enthaltenen PI-Reglers bestimmt. Als Gütefaktor E wird dabei die Varianz von d- und q-Strom bewertet. Die Varianz wird aus einer Messung und/oder einer Schätzung von Motorstrom und Rotorlage ermittelt. Diese Variante stellt somit eine recht einfache Möglichkeit dar, um das elektrische Antriebssystem 1 hinsichtlich Wirkungsgrad, Drehmomentgenauigkeit und Drehmomentwelligkeit zu bewerten und zu adaptieren. The optimization attempt can be based on a wide variety of control parameters. In a first variant, only the control parameters amplification factor and reset times of the PI controller contained in the field-oriented control are determined. As quality factor E, the variance of d and q current is evaluated. The variance is determined from a measurement and / or estimate of motor current and rotor position. This variant thus represents a fairly simple way to the electric drive system 1 in terms of efficiency, torque accuracy and torque ripple to evaluate and adapt.

Bei einer zweiten Variante werden als Ansteuerparameter die zu regelnden Id-Iq-Kombinationen, die Verstärkungsfaktoren und Nachstellzeiten der in der feldorientierten Regelung enthaltenen PI-Regler, die Schaltfrequenz der Leistungshalbleiter, ein Verfahren zur Pulsweiten-Modulation der Leistungsendstufe, Parameter der Feldschwächeregelung und noch andere Ansteuerparameter berücksichtigt. Aus der Vielzahl der berücksichtigten Ansteuerparameter lässt sich als Gütekriterium E sehr gut der Wirkungsgrad des elektrischen Antriebssystems variieren. Die Bestimmung des Wirkungsgrads erfolgt aus der Schätzung und/oder Messung der Ein- und Ausgangsleistung, also der Umrichter-Zwischenkreisspannung und -strom sowie der Ausgangswellendrehzahl und des Ausgangswellendrehmomentes des Elektromotors. In a second variant, the drive parameters to be controlled are the Id-Iq combinations to be controlled, the gain factors and reset times of the PI controllers contained in the field-oriented regulation, the switching frequency of the power semiconductors, a method for pulse width modulation of the power output stage, parameters of the field weakening control and others Control parameters taken into account. From the large number of control parameters considered, the efficiency of the electric drive system can be very well varied as quality criterion E. The determination of the efficiency is carried out from the estimation and / or measurement of the input and output power, so the inverter DC link voltage and current and the output shaft speed and the output shaft torque of the electric motor.

Die ungünstigen Optimierungsversuche, bei welchen die ermittelte Parametrierung verworfen wird, sind über die gesamte Regeldauer möglichst kurz zu halten, so dass sich im Mittel über dem gesamten Optimierungszeitraum eine gute Systemnutzung des Antriebsstranges 1 ergibt. Des Weiteren kann der zeitliche Anteil der Optimierungsversuche im Verhältnis zur gesamten Fahrzeit an die Erfolgsrate des Optimierers, also an die Anzahl der Übernahmen neuer Parametrierungen im Verhältnis zu den verworfenen neuen Parametrierungen, gekoppelt werden.The unfavorable optimization attempts, in which the determined parameterization is discarded, are to be kept as short as possible over the entire control period, so that on average over the entire optimization period a good system utilization of the drive train 1 results. Furthermore, the time proportion of the optimization attempts in relation to the total travel time can be coupled to the success rate of the optimizer, ie to the number of adoptions of new parameterizations in relation to the discarded new parameterizations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Antriebsstrang powertrain
22
Ausgangssignale output signals
33
Gütekriterien quality criteria
44
Optimierung optimization

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • S. Kirkpatrick, C. D. Gelatt, M. P. Vecchi: „Optimization by simulated annealing, Science 1983, Vol 220, No. 4598, S. 671–680 [0003] S. Kirkpatrick, CD Gelatt, MP Vecchi: "Optimization by simulated annealing, Science 1983, Vol 220, no. 4598, pp. 671-680 [0003]

Claims (9)

Verfahren zur Optimierung einer Ansteuerung eines elektrischen Antriebssystems, bei welchem Betriebs- und/oder Regelparameter eines Elektromotors bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebs- und Regelparameter während eines stationären Betriebes des Elektromotors durch einen Optimierungsalgorithmus online adaptiert werden.Method for optimizing a control of an electric drive system, in which operating and / or control parameters of an electric motor are determined, characterized in that the operating and control parameters are adapted online during stationary operation of the electric motor by an optimization algorithm. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als globaler Optimierungsalgorithmus ein Verfahren „simulierte Abkühlung“ („simulated annealing“) verwendet wird. A method according to claim 1, characterized in that a method "simulated annealing" is used as a global optimization algorithm. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine in dem Verfahren „simulierte Abkühlung“ verwendete Algorithmustemperatur während des Optimierungsvorganges konstant gehalten wird.A method according to claim 2, characterized in that a used in the method "simulated cooling" algorithm temperature is kept constant during the optimization process. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Initialisierungvorgang vor einem ersten Optimierungsversuch die dem Optimierungsalgorithmus zugrundeliegenden Betriebs- und Regelparameter experimentell, analytisch und/oder mit Hilfe einer Finite-Elemente-Berechnung bestimmt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in an initialization process prior to a first optimization attempt, the operating and control parameters underlying the optimization algorithm are determined experimentally, analytically and / or with the aid of a finite element calculation. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Optimierungsversuch eine neue Parametrierung in einem Zufallsverfahren auf der Grundlage einer aktuell akzeptierten Parametrierung des Optimierungsalgorithmus bestimmt wird, anhand welcher eine Akzeptanzwahrscheinlichkeit der neuen Parametrierung in Abhängigkeit von dem, mit der neuen Parametrierung erreichten Gütekriterien ermittelt wird.A method according to claim 3 or 4, characterized in that in an optimization attempt, a new parameterization in a random procedure based on a currently accepted parameterization of the optimization algorithm is determined, based on which an acceptance probability of the new parameterization in dependence on the achieved with the new parameterization quality criteria is determined. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zufallswert bestimmt wird, wobei die neue Parametrierung für den nächsten Optimierungsversuch als Ausgangswert übernommen wird, wenn die Akzeptanzwahrscheinlichkeit größer als der Zufallswert ist. A method according to claim 5, characterized in that a random value is determined, wherein the new parameterization for the next optimization attempt is adopted as the output value if the acceptance probability is greater than the random value. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufallswert in jedem Optimierungsversuch neu bestimmt wird.A method according to claim 6, characterized in that the random value is redetermined in each optimization attempt. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Optimierungsversuchen eine Regelung des Elektromotors des elektrischen Antriebsstranges auf Grundlage der bei den vorhergehenden Optimierungsversuchen ermittelten bestmöglichen Parametrierung erfolgt.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that is carried out between the individual optimization tests, a control of the electric motor of the electric drive train on the basis of the determined at the previous optimization experiments best parameterization. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierungsversuche während des Betriebes des Elektromotors in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt werden, wobei die Zeitabstände vorzugsweise entsprechend einer Erfolgsrate des Optimierungsvorganges bestimmt werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the optimization attempts are repeated during the operation of the electric motor at predetermined time intervals, wherein the time intervals are preferably determined according to a success rate of the optimization process.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016215547A1 (en) * 2016-08-18 2018-02-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Operating point-dependent control of an electrical machine
DE102019110879A1 (en) * 2019-04-26 2020-10-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for determining a motor parameter of an electric motor
WO2020216399A1 (en) 2019-04-26 2020-10-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for controlling an electric motor using parameter-adapted control
CN113726243A (en) * 2021-08-04 2021-11-30 Tcl空调器(中山)有限公司 Air conditioner motor control method and device, air conditioner and readable storage medium

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. Kirkpatrick, C. D. Gelatt, M. P. Vecchi: „Optimization by simulated annealing, Science 1983, Vol 220, No. 4598, S. 671–680

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016215547A1 (en) * 2016-08-18 2018-02-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Operating point-dependent control of an electrical machine
DE102019110879A1 (en) * 2019-04-26 2020-10-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for determining a motor parameter of an electric motor
WO2020216399A1 (en) 2019-04-26 2020-10-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for controlling an electric motor using parameter-adapted control
WO2020216392A1 (en) 2019-04-26 2020-10-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for ascertaining a motor parameter of an electric motor
DE102019110797A1 (en) * 2019-04-26 2020-10-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for controlling an electric motor with a parameter-adapted control
DE102019110797B4 (en) 2019-04-26 2022-10-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for controlling an electric motor with a parameter-adapted control
CN113726243A (en) * 2021-08-04 2021-11-30 Tcl空调器(中山)有限公司 Air conditioner motor control method and device, air conditioner and readable storage medium
CN113726243B (en) * 2021-08-04 2023-08-01 Tcl空调器(中山)有限公司 Air conditioner motor control method and device, air conditioner and readable storage medium

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