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                          硅鋼片鐵芯磁滯回線模型參數辨識
                          時間:2021-04-20 點擊次數:7


                              硅鋼片的磁滯特點對硅鋼片偏磁飽跟時運行機能存在很重要的影響,因此,理解跟剖析磁性資料的磁滯特點存在很重要的意思。磁性資料的磁化包含了不同的磁化進程,如磁疇壁的曲折跟旋轉等,其中的機理比較龐雜。對磁滯特點的描述有Presiac
                            H、Jiles-Atherton(J-A)等模型。J-A模型以物理原理為基本,不是實驗數據的擬合,這一模型僅包含一個微分方程,并存在參數簡單等特點。模型中的5個參數Ms,a,琢,c,k 決定了磁滯回線的飽跟特點跟損耗特點。當硅鋼片工作在飽跟區時,磁滯回線的特點對硅鋼片勵磁電流畸變跟磁滯損耗的大小很大影響。因此,正確地辨識J-A模型參數對研究硅鋼片非畸形狀況下勵磁電流的特點是十分重要的。
                              本文將辨識出的磁滯回線與實驗測得的磁滯回線進行對比,考試參數求解的正確性。該辨識方法已勝利利用于硅鋼片偏磁飽跟的仿真中。
                          1、Jiles-Atherton磁滯回線模型
                              依據J-A模型[2],磁化強度M可能分為可逆磁化強度Mrev跟不可逆磁化強度Mirr 2局部,全部模型的方程如下。

                          式中,Man為非磁滯磁化強度;H為磁場強度;δ為方向參數。5個模型參數分辨為外形參數a,磁滯喪失參數k,均勻場參數α磁疇壁曲折常數c跟飽跟磁化強度Ms。式(2)稱為Langevin函數,描述了磁滯回線的飽跟性質。仿真剖析表明,Ms決定磁化強度M的值。a為表征非磁滯磁化曲線外形的參數,a越大,磁滯回線的傾斜度越小。α參數反應磁疇間的耦合,α越大,磁滯回線的傾斜度越大。c跟k值關聯到磁滯回線的面積,c越大磁滯回線的面積越小,k值的作用與c相反??梢?,磁滯回線的飽跟特點重要由Ms跟a決定,損耗特點重要由c跟k值決定。本文恰是基于J-A模型的這種特點,先由單值磁化曲線辨識Ms跟a,再由磁滯回線辨識α、c跟k。
                          2、基于MATLAB的硅鋼片鐵芯磁滯回線參數辨識方法
                              MATLAB遺傳算法工具箱可能便利地求解函數f(x)的小值。本文通過編寫模型函數跟誤差函數,將J-A模型與遺傳算法工具箱結合,見圖1。在GA工具箱的把持下,模型函數由傳入的參數個體產生磁滯回線,誤差函數將產生的磁滯回線與實測值進行對比,求得使誤差函數小的優個體。
                          圖1 硅鋼片鐵芯磁滯回線辨識方法原理圖個別硅鋼片的電磁特點都是由單值B-H的情勢給出。Langevin函數(5)可能較為正確地描述單值磁化曲線,且函數中僅含有Bs跟a 2個參數。在單值磁化曲線上取N個點(Hi,Bi),構建誤差函數(6),即可利用MATLAB遺傳算法工具箱對Bs跟a進行辨識。圖2是對27JGSD095型硅鋼片的辨識結果:Bs=1.93,a=6.098,△B=0.119 7。
                          圖2 單值磁化曲線辨識結果
                          通過上述辨識與推導,可能得到27JGSD095型硅鋼片Ms=1.545*10^6,a=6.098。殘余3個參數重要描述了磁滯回線的損耗特點,辨識須要利用實際丈量到的磁滯回線。 式(12)、(13)分辨給出了模型函數跟誤差函數。通過遺傳算法工具箱可能對模型函數中的參數進行辨識,其中Ms跟a已在上節辨識得到,為常數。
                          3、算例仿真考試
                          為了驗證本文提出的方法的有效性,利用參數Ms=1.51*10^6,a=6.5,α=13.9*10^-6,c=0.4,k=21.9189,生成一條磁滯回線(圖3),并對其參數進行辨識,辨識結果見圖4,表1。
                          辨識結果表明參數辨識值與原始值差別不大,磁滯回線圖形比較吻合。筆者對27JGSD095型硅鋼片的磁滯回線(圖5)進行了參數辨識。綜合飽跟特點參數辨識的結果,27JGSD095型硅鋼片(Bmax=1.5 T)的J- A模型仿真參數為Ms=
                            1. 545*10^6, a=6 .098,α=1.058 4*10^-5,c=0.467,k=5.833 04,仿真辨識結果見圖6。各代的誤差函數值見圖7。仿真回線與實測回線相稱吻合,因此本文提出的辨識方法是有效的。

                           

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