Mūsdienu kontroles stratēģija
Tradicionālo maiņstrāvas servo motora piedziņas vadības stratēģiju pārsvarā izmanto ar nosacījumu, ka tiek noteikts, ka kontrolētais objekta modelis ir nemainīgs un nav lineārs, un darbības apstākļi un darbības vide tiek noteikti kā nemainīgi. Tomēr AC pastāvīgā magnēta sinhronā motora dinamiskais matemātiskais modelis ir nelineārs, stipri savienots, laikam mainīgs daudzfaktoru sistēma. Augstas veiktspējas prasību gadījumā jāņem vērā dažādi nelineārie efekti, objekta struktūras un parametru izmaiņas un darbības vides izmaiņas. Un dažādi un nenoteikti faktori, piemēram, vides traucējumi. Mūsdienu kontroles teorijas izstrāde un pielietošana zināmā mērā kompensē klasiskās kontroles teorijas trūkumus laika mainīgajā nelineārajā stohastiskajā sistēmā.
(1) Tiešā griezes momenta vadība
Tiešā griezes momenta kontroles teorija ir augstas veiktspējas maiņstrāvas motora vadības stratēģija, ko 1980. gados ierosināja Vācijas Rūras universitātes profesors M. depenbrock un japāņu zinātnieks i.takahash. Kontroles stratēģija ir balstīta arī uz precīzu kontrolējamā objekta matemātiku. Modelis, bet atšķirībā no vektora kontroles, analizē maiņstrāvas motora matemātisko modeli tieši statora koordinātu sistēmā bez sarežģītām koordinātu transformācijām. Tiek pieņemta statora lauka orientācija, nav nepieciešama atsaistīšanas strāva, un griezes momenta un plūsmas savienojumu tieši kontrolē divu pozīciju 砰砰 vadība, kas novērš statora strāvas sadalīšanos griezes momenta un ierosmes komponentos un tieši kontrolē pārslēgšanas stāvokli. invertoru. Laba vadība, koncentrējoties uz ātru griezes momenta reakciju, lai panāktu augstu dinamisko griezes momentu. Tiešā griezes momenta vadības lauka orientācija izmanto statora plūsmas savienojumu, ko rotora parametri neietekmē. Kamēr ir zināma statora pretestība, to var novērot un nav jutīgs pret motora parametriem.
Tiešā griezes momenta kontroles tehnoloģija ir veiksmīgi izmantota indukcijas motoru invertora vadības jomā, un abb ir uzsākusi virkni produktu. Tomēr, pielietojot pastāvīgā magnēta sinhrono motoru, joprojām pastāv dažas problēmas tiešā griezes momenta kontrolē. Tiešā griezes momenta kontrole izmanto magnētiskās ķēdes histerēzi, un motora griezes moments ir pulsējošs, kas tieši ietekmē motora gludumu. Tiešai griezes momenta kontrolei ir jāievēro plūsmas savienojums un griezes moments. Precizitāte ir zema ar maziem ātrumiem, kā rezultātā ir slikta dzinēja darbības veiktspēja un mazs motora apgriezienu diapazons. Sakarā ar motora nelielo statora induktivitāti strāvas trieciens ir liels, kad motors iedarbojas un slodze mainās, un plūsmas savienojums un griezes moments ir liels. Turklāt, tā kā plūsmas savienojuma sākotnējo stāvokli nevar novērtēt, kad motors stāv, motors ir grūti iedarbināms. Lai gan daži zinātnieki gan mājās, gan ārzemēs pēdējos gados ir mēģinājuši un uzlabojuši pastāvīgā magnēta sinhronā motora tiešo griezes momenta kontroles stratēģiju, šo kontroles shēmu ir grūti izpildīt AC servo piedziņas tehnoloģijas prasībām.
(2) Bīdāmā režīma mainīgās struktūras kontrole
Mainīgās struktūras kontrole pieder pie nelineārās kontroles kategorijas, un tās nelineārās īpašības parādās kā kontroles nepārtrauktība, tas ir, pārslēgšanas raksturojums, kas maina sistēmas "struktūru". Bīdāmā režīma mainīgās struktūras vadībai nav jāzina sistēmas matemātiskais modelis. Tai ir jāsaprot tikai sistēmas parametru un to izmaiņu aptuvenais diapazons, lai mainīgās struktūras kontrolei būtu ātras reaģēšanas priekšrocības, nejutīgums pret parametriem un traucējumu izmaiņas, un nav nepieciešama tiešsaistes identifikācija un dizains. Funkcijas samazināšanas kārtība un atsaistīšana, kad sistēma nonāk bīdāmā režīma stāvoklī, sistēmas stāvokļa pārsūtīšanu vairs neietekmē sākotnējās parametru izmaiņas un sistēmas ārējie traucējumi, bet ir spiests slīdēt tuvu slēdža plaknei , ar pilnīgu pielāgošanās spēju un izturību, tāpēc slīdošā režīma vadība ir veiksmīgi pielietota pastāvīgā magnēta sinhronā motora servo sistēmā. Tomēr, pateicoties sprādziena sprādziena kontrolei, neizbēgami tiek izraisīta sarūgtinājuma problēma, un chattering problēma ir liela problēma, kas saistīta ar slīdošā režīma mainīgās struktūras kontroles plašu pielietojumu. Pašlaik maiņstrāvas servo motora sistēmā, mainot bīdāmā režīma struktūru, piemēram, augstas kārtības slīdošā režīma struktūru un filtrēšanas apstrādi, dažās daļās tiek atrisināta slīdošā režīma mainīgās struktūras kontroles izraisītā chattering problēma.
(3) Adaptīva kontrole
1950. gadu sākumā Golcl-well ierosināja adaptīvo kontroli. Tā apvieno atgriezeniskās saites kontroli ar identifikācijas teoriju, kā arī ierosina kontrolējamā objekta raksturlielumu izmaiņu, sistēmas trieciena un vides traucējumu ietekmi, vai arī, ja nav daudz kontrolējamā procesa parametru vai šie parametri darbojas normāli. Izmaiņas, jo īpaši, ja ir lēni mainīgie, tiek optimizēti, meklējot noteiktus darbības rādītājus, lai pabeigtu kontrolējamā objekta pielāgošanu.
Pašlaik kontrolei piemērojamās adaptīvās metodes ir modeļa atsauces adaptīvā, parametru identifikācijas pašregulācijas kontrole un dažādas jaunizveidotās nelineārās adaptīvās kontroles. Modeļa atsauces adaptīvās kontroles sistēma neprasa precīzu kontroles objekta matemātisko modeli un neprasa parametru identifikāciju. Galvenā problēma ir izstrādāt pielāgojamu parametru regulēšanas likumu, lai nodrošinātu sistēmas stabilitāti, vienlaikus padarot kļūdas signālu līdz nullei. Galvenā priekšrocība ir tā, ka to ir viegli īstenot un ātri. Tomēr ir dažas adaptīvā algoritma problēmas, piemēram, matemātiskais modelis un apgrūtinoša darbība, kas sarežģī kontroles sistēmu. Piemēram, parametru identifikācija un korekcija aizņem laiku. Sistēmām ar ātrākām parametru izmaiņām kontroles veiktspēju lielā mērā ietekmē sistēmas aprēķina ātrums. Lietojumprogrammatūras aparatūrai jābūt augstai AC servo piedziņā, ko parasti īsteno ar 32 bitu ciparu signālu procesoru (DSP) vai lauku programmējamu vārtu masīvu (FPGA).
(4) Nelineārā atgriezeniskās saites linearizācijas kontrole
Atgriezeniskās saiknes linearizācija ir nelineāra kontroles dizaina metode. Galvenā ideja ir pārveidot nelineārās sistēmas algebru par lineāru sistēmu (visu vai daļu no tā), lai varētu izmantot lineārās sistēmas prasmes. Būtiska atšķirība starp to un parasto linearizāciju ir tā, ka atgriezeniskās saites linearizācija netiek panākta, izmantojot lineāro sistēmas tuvināšanu, bet gan ar valsts pāreju un atgriezenisko saiti. Pēdējos gados nelineāro kontroles sistēmu teorētiskie pētījumi liecina, ka nelineāro atgriezenisko saiti un atbilstošu koordinātu transformāciju var izmantot, lai precīzi linearizētu afīna nelineāro sistēmu noteiktos apstākļos, un šī stāvokļa atgriezeniskā saite var garantēt kontroles sistēmu. Stabilitāte un laba dinamika. Balstoties uz precīzu atgriezeniskās saites linearizācijas kontroles metodi, tiek izveidots pastāvīgā magnēta sinhronā motora linearizēts vadības modelis. Pēc atgriezeniskās saites linearizācijas kontroles var realizēt d un q asu atsaistīšanas kontroli, pašreizējā izsekošanas veiktspēja ir laba, un griezes momenta atbilde ir ātra. Ātruma pakāpes reakcija var pakāpeniski tuvoties noteiktai vērtībai bez statiskas atšķirības, neliela pārsnieguma un īsa pārejas procesa.
(5) Inteliģenta kontroles stratēģija
Klasiskās vai modernās kontroles stratēģijas balstās uz motora matemātisko modeli un būtiski neattiecas uz sarežģītu un nenoteiktu sistēmu kontroles problēmām. Inteliģentajai kontroles stratēģijai ir nelineāras īpašības un var risināt sistēmas ar sarežģītākiem kontroles objektiem, vidēm un uzdevumiem. Inteliģenta kontrole atbrīvojas no atkarības no kontrolējamā objekta modeļa un tikai kontrolē atbilstoši faktiskajam efektam. Kontrolē var atrisināt sistēmas nenoteiktību un neprecizitāti.
Inteliģentās kontroles stratēģijas ietver izplūdušo kontroli, neironu tīkla kontroli, ekspertu sistēmas kontroli un stabilu kontroli un ģenētisko algoritmu kontroli. Fuzzy kontroles un neironu tīkla kontroles stratēģijas ir nobriedušas pastāvīgā magnēta sinhronā motora servo sistēmas pielietošanā.
(6) Izplūdušā kontrole
Izplūdušā kontrole ir datora skaitliska kontrole, kas balstīta uz izplūdušo agregāciju, izplūdušiem lingvistiskiem mainīgajiem un izplūdušās loģikas pamatojumiem. Izplūdušā kontrole apvieno matemātiku un izplūdumu, un tā teorētisko pamatu izmanto izplūdušās kopas, izplūdušos valodu mainīgos un izplūdušos argumentus, tas ir, izplūdušo kopu izmantošana, lai aprakstītu cilvēku ikdienas lietoto neskaidrību ar iepriekšējām zināšanām un ekspertu pieredzi kā kontroles noteikumiem. izmantojot sistēmas simulāciju, lai kontrolētu sistēmu, var reāli atdarināt kvalificētu operatoru un ekspertu kontroles pieredzi un metodi.
Izplūdušie argumenti nav atkarīgi no precīziem matemātiskiem modeļiem. Saskaņā ar faktiskās sistēmas ieejas un izejas datiem sistēmu var kontrolēt reālā laikā, ņemot vērā lauku operatoru darbības pieredzi. Tāpēc tā ir piemērota nelineāru sistēmu kontroles problēmu risināšanai; Laba saķere un spēcīga pielāgošanās spēja, kas ir piemērota laika un laika aiztures sistēmām. Tomēr izplūdušās kontroles pašmācības spēja nav spēcīga, un dizaina kontroles noteikumi ir atkarīgi no pieredzes un ekspertu zināšanām, kas var izraisīt sistēmas neprecizitāti. Vienkārši pieņemot izplūdušās kontroles stratēģiju, ir nepieciešami vairāk kontroles noteikumi, ir nepieciešama liela personāla pieredze, un kontroles precizitāte ir salīdzinoši zema. Izplūdušās vadības tehnoloģija ir labi piemērota AC servomotoru sistēmas strāvas regulatora un ātruma regulatora projektēšanā. Tomēr servo sistēmā ar augstām dinamiskām prasībām tehnoloģija vēl ir jāuzlabo.
(7) Neironu tīkla kontrole
Neironu tīkla pētījumi sākās 1940. gadu sākumā. Deviņdesmitajos gados neironu tīkla teorija veica izrāvienu un kļuva par svarīgu inteliģentas kontroles nozari.
Neironu tīkls attiecas uz informācijas apstrādes sistēmu, kas imitē cilvēka galvaskausa nervu struktūru un funkciju, izmantojot inženiertehniskās metodes. Neironu tīkla kontrole iegulda aprēķinu funkciju fiziskajā tīklā. Aprēķināšanas procesā katrai pamatdarbībai ir atbilstoša saistība ar to. Neironu tīkla modelis simulē cilvēka smadzeņu neironu darbības procesu, tostarp informācijas apstrādi, apstrādi un uzglabāšanu. Katrs neirons uzglabā daļu no dažādās informācijas satura, un daži neironu bojājumi un informācijas iznīcināšana noved tikai pie tīkla daļējas vājināšanās. Neironu tīklam ir informācijas izplatīšanas uzglabāšanas, paralēlās apstrādes, nelineārās tuvināšanas, pašmācības un pašorganizācijas spēju priekšrocības. Tā var pilnībā novirzīt patvaļīgi sarežģītas nelineāras sistēmas un var mācīties un pielāgoties smagi nenoteiktu sistēmu dinamiskajām īpašībām. Izturība, spēja simulēt cilvēka tēla domāšanu, ir piemērota sistēmām, kuras ir grūti aprakstīt ar modeļiem vai noteikumiem. Pēdējos gados cilvēki ir sākuši mēģināt piemērot neironu tīkla kontroles tehnoloģiju (vai mākslīgo intelektu ai) uz maiņstrāvas motora piedziņas vadības sistēmām, lai risinātu problēmas, kuras ir grūti atrisināt ar tradicionālām metodēm. Ai regulēšanas sistēmas izmantošanai ir labas trokšņu slāpēšanas īpašības, kļūdas pielaide un mērogojamība, un tas ir izturīgs pret parametriem. Tas ir svarīgs turpmākās motora vadības tehnoloģijas attīstības virziens.
Augstas veiktspējas AC servo kontroles tehnoloģiju attīstības tendence
Servo sistēma, kas balstās uz pastāvīgā magnēta sinhrono motoru, ir servo vadības attīstības virziens. Lai gan ir vairākas metodes, kā īstenot maiņstrāvas servo kontroli, joprojām pastāv problēmas, piemēram, zema sistēmas precizitāte, slikta uzticamība un zema ātruma veiktspēja.
Neatkarīgi no tā, vai tā ir tradicionāla kontroles stratēģija, mūsdienīga kontroles stratēģija vai viedā kontroles stratēģija, katrai kontroles stratēģijai ir savas priekšrocības, bet tajā pašā laikā ir dažas problēmas. Ir grūti iegūt ideālu kontroles efektu no vienas kontroles stratēģijas. Tas ir augstas veiktspējas AC servo kontroles tehnoloģijas attīstības virziens nākotnē, lai izpētītu, kā infiltrēties un kombinēt dažādas kontroles stratēģijas, lai labāk uzlabotu servo sistēmas kontroles veiktspēju. Šobrīd saliktajai kontroles stratēģijai galvenokārt ir divas formas: viena ir pieņemt jaunu kontroles stratēģiju, kas balstīta uz klasisko pid kontroles stratēģiju, piemēram, izplūdušo pid kontroli, neironu tīkla pid kontroli, ekspertu pid kontroli utt .; otrkārt, pieņemiet divus vai vairākus jaunus kontroles veidus, piemēram, izplūdušo neironu tīkla vadību, adaptīvo izplūdušo kontroli, izplūdušo tiešo griezes momentu kontroli, adaptīvo izplūdušo kontroli, tiešā griezes momenta slīdošā režīma mainīgo struktūru kontroli utt. maiņstrāvas ātruma kontroles sistēmas veiktspēju, un tai pašā laikā ir spēcīgāka. Kompozītā kontroles stratēģija ir kļuvusi par pašreizējo pētījumu galveno virzienu un būtisku tendenci nākotnes attīstībā.
Secinājums
Piemērojot pastāvīgā magnēta sinhrono motoru sistēmu, tiek aprakstītas tradicionālās kontroles stratēģijas pamatprincipi, priekšrocības un trūkumi, mūsdienīga vadības stratēģija un inteliģentā vadības stratēģija maiņstrāvas servo motora sistēmā, kā arī augstas veiktspējas maiņstrāvas motoru sistēmas vadības tehnoloģija. tiek prognozēts. Attīstības tendence norāda, ka neatkarīgi no tā, vai tā ir tradicionāla kontroles stratēģija, mūsdienīga kontroles stratēģija vai viedā kontroles stratēģija, katrai kontroles stratēģijai ir savas priekšrocības, bet tajā pašā laikā ir dažas problēmas. Ir grūti iegūt ideālu kontroles efektu no vienas kontroles stratēģijas. Tas ir augstas veiktspējas AC servo kontroles tehnoloģijas attīstības virziens nākotnē, lai izpētītu, kā infiltrēties un kombinēt dažādas kontroles stratēģijas, lai labāk uzlabotu servo sistēmas kontroles veiktspēju.
