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高性能交流伺服电机系统控制策略综述(3)

(4) 非线性反馈线性化控制  反馈线性化是一种非线性控制设计方法,其核心思想就是把一个非线性系统代数的转化为一个(全部或部分)线性系统,以便可以应用线性系统的技巧。它与普通线性化的根本区别在于,反馈线性化并不是通过系统的线性逼近而是通过状态变换和反馈得到的。近几年的非线性控制系统理论研究成果表明:采用非线性状态反馈和适当的坐标变换,在一定条件下,可以将一个仿射非线性系统进行精确线性化,并且这个状态反馈可保证控制系统的稳定性,且有好的动态品质。在精确反馈线性化控制方法的基础上,建立永磁同步电动机的线性化控制模型,采用反馈线性化控制后,能够实现d、q轴的解耦控制,电流跟踪性能好,力矩响应快,且速度阶跃响应能渐进收敛到给定值,无静差,超调小和过渡过程短等优点。  (5) 智能控制策略 经典的或现代的控制策略都依赖于电机的数学模型,不能从根本上解决复杂和不确定系统的控制问题。智能控制策略具有非线性的特性,能够解决控制对象、环境和任务更为复杂的系统。智能控制摆脱了对被控对象模型的依赖,只按实际效果进行控制,在控制中可以解决系统的不确定性和不精确性问题。 智能控制策略包括模糊控制、神经网络控制、专家系统控制、以及鲁棒控制和遗传算法控制等,其中模糊控制和神经网络控制策略在永磁同步电机伺服系统应用中较为成熟。 (6) 模糊控制 模糊控制是以模糊集合化、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制。模糊控制将数学和模糊性统一起来,以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础,即利用模糊集合来刻画人们日常所使用的概念中的模糊性,以先验知识和专家经验作为控制规则,用机器模拟人对系统的控制,能逼真地模仿熟练操作人员和专家的控制经验与方法模糊控制。 模糊推理不依赖于精确的数学模型,根据实际系统的输入输出结果数据,参考现场操作人员的运行经验,就可对系统进行实时控制,因此适于解决非线性系统的控制问题;模糊控制的鲁棒性好、自适应性强,适用于时变、时滞系统。但是模糊控制自学习能力不强,设计时控制规则依赖经验和专家知识,易造成系统精确度不高。单纯地采用模糊控制策略需要较多的控制规则,需要工作人员的大量经验,控制精度相对较低。模糊控制技术在交流伺服电机系统电流调节器、速度调节器设计中获得较好的应用。但在动态要求较高的伺服系统中,目前该项技术还有待于进一步提高。  (7) 神经网络控制  神经网络的研究从20世纪40年代初开始,80年代神经网络理论取得了突破性进展,成为智能控制的一个重要分支。  神经网络是指用工程技术手段模拟人脑神经的结构和功能的一种信息处理系统。神经网络控制将计算函数嵌入物理网络之中,在计算过程中,每一个基本操作都与之有对应的连接。神经网络模型模拟人脑神经元的活动过程,包括信息的加工、处理、存储等。每个神经元存储多种信息的部分内容,部分神经元的损坏和信息破坏只导致网络的部分功能减弱。神经网络具有信息分布存储、并行处理、非线性逼近、自学习及自组织能力强等优点,能够充分逼近任意复杂的非线性系统,能够学习和适应严重不确定性系统的动态特性,具有较强的鲁棒性,具有模拟人的形象思维的能力,适合于处理难于用模型或规则描述的系统。近年来人们开始尝试将神经网路控制技术(或称人工智能ai)应用于交流电机驱动控制系统中,用于解决传统方法难以解决的问题。使用ai调节系统具有很好的噪声抑制特性、容错性和扩展性,且对参数具有鲁棒性。是未来电机控制技术的一个重要发展方向。高性能交流伺服控制技术发展趋势 基于永磁同步电动机的伺服系统是目前伺服控制的发展方向。尽管目前已有很多方法可以实现交流伺服控制,但仍存在诸如系统精度低、可靠性差、低速性能差等问题。  无论是传统控制策略、现代控制策略,还是智能控制策略,每一种控制策略都有其优点,但也同时都存在一些问题。单一的控制策略很难得到理想的控制效果,探讨将各种控制策略互相渗透和复合可以更好地提高伺服系统的控制性能是未来高性能交流伺服控制技术发展方向。目前复合控制策略主要有两种形式:一是在经典pid控制策略的基础上采用新型的控制策略,如模糊pid控制、神经网络pid控制、专家pid控制等;二是采用两种以上的新型控制策略,如模糊神经网络控制、自适应模糊控制、模糊直接转矩控制、自适应模糊控制、直接转矩滑模变结构控制等。各种策略之间取长补短,进一步提高交流调速系统性能,同时具有更强鲁棒性,复合控制策略已成为当前研究的重点和今后发展的一个主要趋势。结语 文中以永磁同步电动机系统为例,对交流伺服电机系统中传统控制策略、现代控制策略和智能控制策略的基本原理及其优缺点进行了分别阐述,并预测了高性能交流伺服电机系统控制技术的发展趋势,从中指出了无论是传统控制策略、现代控制策略,还是智能控制策略,每一种控制策略都有其优点,但也同时都存在一些问题。单一的控制策略很难得到理想的控制效果,探讨将各种控制策略互相渗透和复合可以更好地提高伺服系统的控制性能是未来高性能交流伺服控制技术发展方向。声明:本文为转载类文章,如涉及版权问题,请及时联系我们删除(QQ: 229085487),不便之处,敬请谅解!


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