交換西瑪電機(jī)把持體系的把持算法綜述

時(shí)間：2015-09-16 00:51

　　1 弁言
　　跟著電力電子器件及微電子器件的敏捷成長(zhǎng)，和當(dāng)代把持實(shí)際正在交換調(diào)速傳動(dòng)中的詳細(xì)利用，從普通請(qǐng)求的小范疇調(diào)速傳動(dòng)到下粗度、快呼應(yīng)、年夜范疇傳動(dòng)；從單機(jī)傳動(dòng)到多機(jī)傳動(dòng)和諧運(yùn)轉(zhuǎn)，幾近皆可采取交換傳動(dòng)。但交換西瑪電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)非線性的被控工具，西瑪電機(jī)參數(shù)正在現(xiàn)實(shí)利用中會(huì)產(chǎn)生變更，并且能夠存正在比擬嚴(yán)峻的內(nèi)部滋擾。典范把持實(shí)際不克不及戰(zhàn)勝背載、模子參數(shù)的年夜范疇變更及非線性身分的影響，因此把持機(jī)能將會(huì)遭到影響。要取得下機(jī)能的交換西瑪電機(jī)把持體系，便必需研討進(jìn)步前輩的把持算法以補(bǔ)充典范把持的缺點(diǎn)戰(zhàn)不敷。最近幾年去，跟著當(dāng)代把持實(shí)際的成長(zhǎng)，進(jìn)步前輩把持算法被普遍利用于交換西瑪電機(jī)把持體系，比方自順應(yīng)把持、滑模變構(gòu)造把持、神經(jīng)收集把持、含混把持等，并獲得必定結(jié)果。是以，那里將扼要先容今朝交換西瑪電機(jī)把持體系中利用較多的幾種把持算法。
　　2 交換西瑪電機(jī)把持體系的把持算法
　　2．1 PI把持
　　PI把持器以其簡(jiǎn)略、有用、適用的特征，普遍利用于交換西瑪電機(jī)把持體系。交換西瑪電機(jī)調(diào)速體系的速率環(huán)戰(zhàn)電流環(huán)調(diào)理器均應(yīng)用PI 把持器。但交換西瑪電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦開的非線性工具，而且其利用情況較為龐雜且經(jīng)常存正在各類滋擾，西瑪電機(jī)參數(shù)也會(huì)正在運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中產(chǎn)生變更。是以，PI把持器正在交換西瑪電機(jī)調(diào)速中因?yàn)楸旧硖厣璐嬲诓环螅确剑篜I把持器間接獲得目的戰(zhàn)現(xiàn)實(shí)之間的偏差，如許便會(huì)因?yàn)槌醭醢殉至μ暌苟尸F(xiàn)超調(diào)，從而沒法處理快速性戰(zhàn)穩(wěn)固性之間的抵觸；把持進(jìn)程中，PI參數(shù)一旦斷定，則沒法正在線自調(diào)劑以順應(yīng)工具參數(shù)的變更，即統(tǒng)一PI參數(shù)普通易以實(shí)用分歧西瑪電機(jī)轉(zhuǎn)速；PI把持器參數(shù)實(shí)用把持工具范疇小。以是交換西瑪電機(jī)采取PI把持易以獲得使人滿足的調(diào)速機(jī)能，特別是正在對(duì)把持粗度請(qǐng)求較下的場(chǎng)所。最近幾年去，呈現(xiàn)了含混PI、自順應(yīng)PI、神經(jīng)收集PI等新型PI把持器，正在必定水平上改良、進(jìn)步了交換西瑪電機(jī)的調(diào)速機(jī)能。
　　2．2 含混把持
　　含混把持是應(yīng)用含混聚集去描繪人們平常所應(yīng)用觀點(diǎn)中的含混性，使把持器更真切模擬諳練操縱職員戰(zhàn)專家的把持經(jīng)歷取方式。含混把持是以含混聚集論、含混說話變量及含混邏輯推理為基本的一種盤算機(jī)數(shù)字把持。含混把持的凸起特色：無需樹立被控工具的準(zhǔn)確數(shù)教模子；體系的魯棒性強(qiáng)，順應(yīng)于處理慣例把持易以處理的非線性、時(shí)變及滯后題目；以說話變量取代慣例的數(shù)教變量；推理進(jìn)程模擬人的思惟進(jìn)程，鑒戒專家的常識(shí)、經(jīng)歷，處置龐雜的把持題目。
　　
　　含混把持做為一種智能把持技巧，是含混聚集實(shí)際利用的一個(gè)主要圓里。其重要思惟是汲取人類思惟具有含混性的特色，經(jīng)由過程含混邏輯推理去真現(xiàn)對(duì)浩繁沒有斷定性體系的有用把持。其設(shè)想焦點(diǎn)是含混把持規(guī)矩戰(zhàn)附屬度函數(shù)簡(jiǎn)直定，其普通構(gòu)造如圖1所示。
　　
　　含混把持的不敷的地方：自己打消穩(wěn)態(tài)偏差的機(jī)能較好，易以到達(dá)較下的把持粗度。今朝，含混把持正在交換把持范疇的利用研討獲得一些結(jié)果，但仍存正在有待進(jìn)一步研討的題目，如基于含混把持的交換把持體系的穩(wěn)固性剖析，若何包管體系的穩(wěn)固性；含混把持規(guī)矩易以斷定，對(duì)分歧的西瑪電機(jī)戰(zhàn)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，含混規(guī)矩須要分辨設(shè)想；缺少體系而有紀(jì)律的含混規(guī)矩設(shè)想方式等。
　　2．3 神經(jīng)收集把持
　　野生神經(jīng)收集是根據(jù)人腦死物微不雅構(gòu)造取功效模仿人腦神經(jīng)體系而樹立的模子，其重要功效是模仿人腦的思惟方法丁做，具有自進(jìn)修、并止處置戰(zhàn)自順應(yīng)等才能。應(yīng)用神經(jīng)收集優(yōu)良的進(jìn)修戰(zhàn)非線性迫近才能，提出很多基于神經(jīng)收集的把持計(jì)劃，從而改良體系的支斂性、穩(wěn)固性戰(zhàn)魯棒性等。神經(jīng)收集正在交換調(diào)速范疇中利用的一個(gè)重要題目是算法比擬龐雜，年夜多以仿實(shí)情勢(shì)真現(xiàn)，把持后果有待于正在現(xiàn)實(shí)體系中進(jìn)一步查驗(yàn)。但取其他比擬成生的教科比擬，神經(jīng)收集實(shí)際借很沒有成生，如盤算較龐雜，盤算量年夜，易以知足現(xiàn)實(shí)把持請(qǐng)求，練習(xí)進(jìn)修時(shí)算法支斂性題目等。
　　2．4 滑模變構(gòu)造把持
　　滑模變構(gòu)造把持依據(jù)被調(diào)量的誤差及導(dǎo)數(shù)，有目標(biāo)天使體系沿著設(shè)想好的“滑動(dòng)模態(tài)”的軌跡活動(dòng)，取被控工具的參數(shù)戰(zhàn)擾動(dòng)無閉，因此使體系具有很強(qiáng)的魯棒性。普通來講，它依據(jù)體系的狀況挑選兩個(gè)把持輸進(jìn)之一，相稱于體系有兩種構(gòu)造，即便非線性工具快速達(dá)到預(yù)定的所謂“開閉里”(也稱“滑動(dòng)里”)，并使其沿著該開閉里滑動(dòng)，這時(shí)候稱體系處于滑動(dòng)模態(tài)(Sliding Mode)。但是其實(shí)不是一切體系皆可真現(xiàn)變構(gòu)造把持，設(shè)想時(shí)必需先判定滑動(dòng)模是不是存正在。幻想的滑模變構(gòu)造把持可使工具正在滑動(dòng)里上光滑活動(dòng)，可是現(xiàn)實(shí)上因?yàn)槠骷嬲谘訒r(shí)戰(zhàn)滯環(huán)．以是體系進(jìn)進(jìn)滑靜態(tài)后不成制止天會(huì)呈現(xiàn)抖振(Chattering)，即正在滑動(dòng)里四周下頻顫抖。那能夠引發(fā)裝備損壞等變亂。是以，正在西瑪電機(jī)交換把持體系中若何減弱發(fā)抖而又沒有掉強(qiáng)魯棒性，是今朝研討的重要題目。
　　2．5 反應(yīng)線性化把持
　　反應(yīng)線性化便是經(jīng)由過程非線性反應(yīng)或靜態(tài)抵償?shù)姆绞綄⒎蔷€性體系變成線性體系，然后再按線性體系實(shí)際設(shè)想把持器完成體系的各類把持目的。但是，非線性體系反應(yīng)線性化實(shí)際是采取坐標(biāo)變更及狀況或輸出反應(yīng)改正非線性體系的動(dòng)力教特征，假如純真天對(duì)線性化體系停止魯棒把持器設(shè)想，其實(shí)不必定能獲得滿足后果。另外一圓里，非線性體系反應(yīng)線性化方式請(qǐng)求參數(shù)準(zhǔn)確已知或可被準(zhǔn)確丈量戰(zhàn)不雅測(cè)。但西瑪電機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)中參數(shù)會(huì)產(chǎn)生變更，那些皆不成制止影響體系的魯棒性，乃至?xí)贵w系機(jī)能變壞。
　　2．6 自順應(yīng)把持
　　自順應(yīng)把持是正在體系運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中不竭提與有閉模子疑息，該算法依據(jù)新的疑息調(diào)劑，它是戰(zhàn)勝參數(shù)變更影響的有力手腕。自順應(yīng)把持體系可當(dāng)作有兩個(gè)閉環(huán)(圖2)，一個(gè)是慣例由把持器取被控工具構(gòu)成的反應(yīng)環(huán)；另外一個(gè)是把持器的參數(shù)調(diào)理環(huán)。
　　
　　自順應(yīng)把持正在交換西瑪電機(jī)把持中重要題目是進(jìn)步體系魯棒性，以戰(zhàn)勝參數(shù)變更戰(zhàn)各類擾動(dòng)的影響。采取的重要方式是自順應(yīng)把持如參數(shù)辨識(shí)自校訂調(diào)理、模子參考自順應(yīng)體系(MRAS)。此中，MRAS實(shí)際比擬成生，無需工具的準(zhǔn)確數(shù)教模子，只要找到一個(gè)適合的參考模子便可，其要害題目是設(shè)想自順應(yīng)參數(shù)調(diào)劑紀(jì)律，正在包管體系穩(wěn)固性的同時(shí)使偏差旌旗燈號(hào)趨于整。而模子參考自順應(yīng)利用于反應(yīng)旌旗燈號(hào)估量(如磁鏈、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等)題目。可是辨識(shí)戰(zhàn)校訂須要有一個(gè)進(jìn)程，對(duì)較緩的參數(shù)變更，具有校訂感化；而對(duì)較快的參數(shù)變更，便易以取得好的靜態(tài)后果。
　　2．7 自抗擾把持
　　自抗擾把持器由跟蹤一微分器(TD)、擴(kuò)大的狀況不雅測(cè)器(ESO)戰(zhàn)非線性狀況偏差反應(yīng)把持律 (NLSEF)3部門構(gòu)成。應(yīng)用自抗擾把持器設(shè)想體系時(shí)，它能應(yīng)用“擴(kuò)大狀況不雅測(cè)器”及時(shí)估量并抵償體系活動(dòng)時(shí)遭到的各類中擾和體系機(jī)理自己決議的內(nèi)擾總戰(zhàn)，使其變成線性體系的尺度型一積分串連型，從而真現(xiàn)靜態(tài)體系的靜態(tài)反應(yīng)線性化，聯(lián)合特別的非線性反應(yīng)構(gòu)造真現(xiàn)杰出的把持品德。
　　自抗擾把持戰(zhàn)略具有以下長(zhǎng)處：部署過度過程處理快速戰(zhàn)超調(diào)間的抵觸；不消積分反應(yīng)也能真現(xiàn)無靜好，制止積分反應(yīng)的副感化；同一處置斷定體系戰(zhàn)沒有斷定體系的把持題目；克制中擾，紛歧定要曉得中擾模子或間接丈量；統(tǒng)一個(gè)自抗擾把持器把持時(shí)光標(biāo)準(zhǔn)相稱的一類工具，線性、非線性工具等量齊觀，不消辨別；真現(xiàn)把持紛歧定要辨識(shí)工具。跟著利用的須要，自抗擾把持器本身也獲得了進(jìn)一步的完美戰(zhàn)成長(zhǎng)，呈現(xiàn)了基于神經(jīng)收集的自抗擾把持器、模子設(shè)置裝備擺設(shè)自抗擾把持器等改良型自抗擾把持器。
　　3 總結(jié)
　　因?yàn)楦靼殉炙惴ǜ饔衅溟L(zhǎng)處，正在現(xiàn)實(shí)利用中應(yīng)依據(jù)機(jī)能請(qǐng)求采取取之相順應(yīng)的把持算法，以獲得最好機(jī)能。交換傳動(dòng)正在把持算法圓里雖已獲得了良多結(jié)果，但仍沒有完美，存正在很多題目。閉于交換傳動(dòng)把持算法的研討重要繚繞以下圓里睜開：(1)研討具有較下靜態(tài)機(jī)能，能克制參數(shù)變更、擾動(dòng)及各類沒有斷定性滋擾，且算法簡(jiǎn)略；(2)研討具有智能把持方式的新型把持算法及其剖析、設(shè)想實(shí)際；(3)研討下機(jī)能的無速率傳感器把持算法。那些題目的處理將會(huì)顯明改良交換西瑪電機(jī)把持體系的機(jī)能，增進(jìn)此類體系更加普遍利用。