交换西玛电机把持体系的把持算法综述

时间：2015-09-16 00:51

　　1 弁言
　　跟着电力电子器件及微电子器件的敏捷成长，和当代把持实际正在交换调速传动中的详细利用，从普通请求的小范畴调速传动到下粗度、快呼应、年夜范畴传动；从单机传动到多机传动和谐运转，几近皆可采取交换传动。但交换西玛电机实质上是一个非线性的被控工具，西玛电机参数正在现实利用中会产生变更，并且能够存正在比拟严峻的内部滋扰。典范把持实际不克不及战胜背载、模子参数的年夜范畴变更及非线性身分的影响，因此把持机能将会遭到影响。要取得下机能的交换西玛电机把持体系，便必需研讨进步前辈的把持算法以补充典范把持的缺点战不敷。最近几年去，跟着当代把持实际的成长，进步前辈把持算法被普遍利用于交换西玛电机把持体系，比方自顺应把持、滑模变构造把持、神经收集把持、含混把持等，并获得必定结果。是以，那里将扼要先容今朝交换西玛电机把持体系中利用较多的几种把持算法。
　　2 交换西玛电机把持体系的把持算法
　　2．1 PI把持
　　PI把持器以其简略、有用、适用的特征，普遍利用于交换西玛电机把持体系。交换西玛电机调速体系的速率环战电流环调理器均应用PI 把持器。但交换西玛电机是一个强耦开的非线性工具，而且其利用情况较为庞杂且经常存正在各类滋扰，西玛电机参数也会正在运转进程中产生变更。是以，PI把持器正在交换西玛电机调速中因为本身特色借存正在不敷，比方：PI把持器间接获得目的战现实之间的偏差，如许便会因为初初把持力太年夜而呈现超调，从而没法处理快速性战稳固性之间的抵触；把持进程中，PI参数一旦断定，则没法正在线自调剂以顺应工具参数的变更，即统一PI参数普通易以实用分歧西玛电机转速；PI把持器参数实用把持工具范畴小。以是交换西玛电机采取PI把持易以获得使人满足的调速机能，特别是正在对把持粗度请求较下的场所。最近几年去，呈现了含混PI、自顺应PI、神经收集PI等新型PI把持器，正在必定水平上改良、进步了交换西玛电机的调速机能。
　　2．2 含混把持
　　含混把持是应用含混聚集去描绘人们平常所应用观点中的含混性，使把持器更真切模拟谙练操纵职员战专家的把持经历取方式。含混把持是以含混聚集论、含混说话变量及含混逻辑推理为基本的一种盘算机数字把持。含混把持的凸起特色：无需树立被控工具的准确数教模子；体系的鲁棒性强，顺应于处理惯例把持易以处理的非线性、时变及滞后题目；以说话变量取代惯例的数教变量；推理进程模拟人的思惟进程，鉴戒专家的常识、经历，处置庞杂的把持题目。
　　
　　含混把持做为一种智能把持技巧，是含混聚集实际利用的一个主要圆里。其重要思惟是汲取人类思惟具有含混性的特色，经由过程含混逻辑推理去真现对浩繁没有断定性体系的有用把持。其设想焦点是含混把持规矩战附属度函数简直定，其普通构造如图1所示。
　　
　　含混把持的不敷的地方：自己打消稳态偏差的机能较好，易以到达较下的把持粗度。今朝，含混把持正在交换把持范畴的利用研讨获得一些结果，但仍存正在有待进一步研讨的题目，如基于含混把持的交换把持体系的稳固性剖析，若何包管体系的稳固性；含混把持规矩易以断定，对分歧的西玛电机战运转情况，含混规矩须要分辨设想；缺少体系而有纪律的含混规矩设想方式等。
　　2．3 神经收集把持
　　野生神经收集是根据人脑死物微不雅构造取功效模仿人脑神经体系而树立的模子，其重要功效是模仿人脑的思惟方法丁做，具有自进修、并止处置战自顺应等才能。应用神经收集优良的进修战非线性迫近才能，提出很多基于神经收集的把持计划，从而改良体系的支敛性、稳固性战鲁棒性等。神经收集正在交换调速范畴中利用的一个重要题目是算法比拟庞杂，年夜多以仿实情势真现，把持后果有待于正在现实体系中进一步查验。但取其他比拟成生的教科比拟，神经收集实际借很没有成生，如盘算较庞杂，盘算量年夜，易以知足现实把持请求，练习进修时算法支敛性题目等。
　　2．4 滑模变构造把持
　　滑模变构造把持依据被调量的误差及导数，有目标天使体系沿着设想好的“滑动模态”的轨迹活动，取被控工具的参数战扰动无闭，因此使体系具有很强的鲁棒性。普通来讲，它依据体系的状况挑选两个把持输进之一，相称于体系有两种构造，即便非线性工具快速达到预定的所谓“开闭里”(也称“滑动里”)，并使其沿着该开闭里滑动，这时候称体系处于滑动模态(Sliding Mode)。但是其实不是一切体系皆可真现变构造把持，设想时必需先判定滑动模是不是存正在。幻想的滑模变构造把持可使工具正在滑动里上光滑活动，可是现实上因为器件存正在延时战滞环．以是体系进进滑静态后不成制止天会呈现抖振(Chattering)，即正在滑动里四周下频颤抖。那能够引发装备损坏等变乱。是以，正在西玛电机交换把持体系中若何减弱发抖而又没有掉强鲁棒性，是今朝研讨的重要题目。
　　2．5 反应线性化把持
　　反应线性化便是经由过程非线性反应或静态抵偿的方式将非线性体系变成线性体系，然后再按线性体系实际设想把持器完成体系的各类把持目的。但是，非线性体系反应线性化实际是采取坐标变更及状况或输出反应改正非线性体系的动力教特征，假如纯真天对线性化体系停止鲁棒把持器设想，其实不必定能获得满足后果。另外一圆里，非线性体系反应线性化方式请求参数准确已知或可被准确丈量战不雅测。但西玛电机正在运转中参数会产生变更，那些皆不成制止影响体系的鲁棒性，乃至会使体系机能变坏。
　　2．6 自顺应把持
　　自顺应把持是正在体系运转进程中不竭提与有闭模子疑息，该算法依据新的疑息调剂，它是战胜参数变更影响的有力手腕。自顺应把持体系可当作有两个闭环(图2)，一个是惯例由把持器取被控工具构成的反应环；另外一个是把持器的参数调理环。
　　
　　自顺应把持正在交换西玛电机把持中重要题目是进步体系鲁棒性，以战胜参数变更战各类扰动的影响。采取的重要方式是自顺应把持如参数辨识自校订调理、模子参考自顺应体系(MRAS)。此中，MRAS实际比拟成生，无需工具的准确数教模子，只要找到一个适合的参考模子便可，其要害题目是设想自顺应参数调剂纪律，正在包管体系稳固性的同时使偏差旌旗灯号趋于整。而模子参考自顺应利用于反应旌旗灯号估量(如磁链、转矩、转速等)题目。可是辨识战校订须要有一个进程，对较缓的参数变更，具有校订感化；而对较快的参数变更，便易以取得好的静态后果。
　　2．7 自抗扰把持
　　自抗扰把持器由跟踪一微分器(TD)、扩大的状况不雅测器(ESO)战非线性状况偏差反应把持律 (NLSEF)3部门构成。应用自抗扰把持器设想体系时，它能应用“扩大状况不雅测器”及时估量并抵偿体系活动时遭到的各类中扰和体系机理自己决议的内扰总战，使其变成线性体系的尺度型一积分串连型，从而真现静态体系的静态反应线性化，联合特别的非线性反应构造真现杰出的把持品德。
　　自抗扰把持战略具有以下长处：部署过度过程处理快速战超调间的抵触；不消积分反应也能真现无静好，制止积分反应的副感化；同一处置断定体系战没有断定体系的把持题目；克制中扰，纷歧定要晓得中扰模子或间接丈量；统一个自抗扰把持器把持时光标准相称的一类工具，线性、非线性工具等量齐观，不消辨别；真现把持纷歧定要辨识工具。跟着利用的须要，自抗扰把持器本身也获得了进一步的完美战成长，呈现了基于神经收集的自抗扰把持器、模子设置装备摆设自抗扰把持器等改良型自抗扰把持器。
　　3 总结
　　因为各把持算法各有其长处，正在现实利用中应依据机能请求采取取之相顺应的把持算法，以获得最好机能。交换传动正在把持算法圆里虽已获得了良多结果，但仍没有完美，存正在很多题目。闭于交换传动把持算法的研讨重要缭绕以下圆里睁开：(1)研讨具有较下静态机能，能克制参数变更、扰动及各类没有断定性滋扰，且算法简略；(2)研讨具有智能把持方式的新型把持算法及其剖析、设想实际；(3)研讨下机能的无速率传感器把持算法。那些题目的处理将会显明改良交换西玛电机把持体系的机能，增进此类体系更加普遍利用。