交流電機控制系統(tǒng)的控制算法綜述
模糊控制作為一種智能控制技術,是模糊集合理論應用的一個重要方面。其主要思想是吸取人類思維具有模糊性的特點,通過模糊邏輯推理來實現對眾多不確定性系統(tǒng)的有效控制。其設計核心是模糊控制規(guī)則和隸屬度函數的確定,其一般結構如圖1所示。本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/163605.htm
模糊控制的不足之處:本身消除穩(wěn)態(tài)誤差的性能較差,難以達到較高的控制精度。目前,模糊控制在交流控制領域的應用研究取得一些成果,但仍存在有待進一步研究的問題,如基于模糊控制的交流控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析,如何保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性;模糊控制規(guī)則難以確定,對不同的電機和運行環(huán)境,模糊規(guī)則需要分別設計;缺乏系統(tǒng)而有規(guī)律的模糊規(guī)則設計方法等。
2.3 神經網絡控制
人工神經網絡是依據人腦生物微觀結構與功能模擬人腦神經系統(tǒng)而建立的模型,其主要功能是模擬人腦的思維方式丁作,具有自學習、并行處理和自適應等能力。利用神經網絡優(yōu)秀的學習和非線性逼近能力,提出許多基于神經網絡的控制方案,從而改善系統(tǒng)的收斂性、穩(wěn)定性和魯棒性等。神經網絡在交流調速領域中應用的一個主要問題是算法比較復雜,大多以仿真形式實現,控制效果有待于在實際系統(tǒng)中進一步檢驗。但與其他比較成熟的學科相比,神經網絡理論還很不成熟,如計算較復雜,計算量大,難以滿足實際控制要求,訓練學習時算法收斂性問題等。
2.4 滑模變結構控制
滑模變結構控制根據被調量的偏差及導數,有目的地使系統(tǒng)沿著設計好的“滑動模態(tài)”的軌跡運動,與被控對象的參數和擾動無關,因而使系統(tǒng)具有很強的魯棒性。一般來說,它根據系統(tǒng)的狀態(tài)選擇兩個控制輸入之一,相當于系統(tǒng)有兩種結構,即使非線性對象快速到達預定的所謂“開關面”(也稱“滑動面”),并使其沿著該開關面滑動,這時稱系統(tǒng)處于滑動模態(tài)(Sliding Mode)。然而并不是所有系統(tǒng)都可實現變結構控制,設計時必須先判斷滑動模是否存在。理想的滑模變結構控制可以使對象在滑動面上平滑運動,但是實際上由于器件存在延時和滯環(huán).所以系統(tǒng)進入滑動態(tài)后不可避免地會出現抖振(Chattering),即在滑動面附近高頻顫動。這可能引起設備毀壞等事故。因此,在電機交流控制系統(tǒng)中如何削弱抖動而又不失強魯棒性,是目前研究的主要問題。
2.5 反饋線性化控制
反饋線性化就是通過非線性反饋或動態(tài)補償的方法將非線性系統(tǒng)變?yōu)榫€性系統(tǒng),然后再按線性系統(tǒng)理論設計控制器完成系統(tǒng)的各種控制目標。然而,非線性系統(tǒng)反饋線性化理論是采用坐標變換及狀態(tài)或輸出反饋矯正非線性系統(tǒng)的動力學特性,如果單純地對線性化系統(tǒng)進行魯棒控制器設計,并不一定能得到滿意效果。另一方面,非線性系統(tǒng)反饋線性化方法要求參數精確已知或可被精確測量和觀測。但電機在運行中參數會發(fā)生變化,這些都不可避免影響系統(tǒng)的魯棒性,甚至會使系統(tǒng)性能變壞。
2.6 自適應控制
自適應控制是在系統(tǒng)運行過程中不斷提取有關模型信息,該算法根據新的信息調整,它是克服參數變化影響的有力手段。自適應控制系統(tǒng)可看成有兩個閉環(huán)(圖2),一個是常規(guī)由控制器與被控對象組成的反饋環(huán);另一個是控制器的參數調節(jié)環(huán)。
自適應控制在交流電機控制中主要問題是提高系統(tǒng)魯棒性,以克服參數變化和各種擾動的影響。采用的主要方法是自適應控制如參數辨識自校正調節(jié)、模型參考自適應系統(tǒng)(MRAS)。其中,MRAS理論比較成熟,無需對象的精確數學模型,只要找到一個合適的參考模型即可,其關鍵問題是設計自適應參數調整規(guī)律,在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時使誤差信號趨于零。而模型參考自適應應用于反饋信號估計(如磁鏈、轉矩、轉速等)問題。但是辨識和校正需要有一個過程,對于較慢的參數變化,具有校正作用;而對于較快的參數變化,就難以獲得好的動態(tài)效果。
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