Modern kontrollstrategi
Den traditionella AC-servomotorstyrningsstrategin används oftast under förutsättning att den kontrollerade objektmodellen bestäms, ändras inte och är linjär och driftsförhållandena och driftsmiljön bestäms vara konstanta. Den dynamiska matematiska modellen av AC-permanentmagnet-synkronmotor är emellertid ett olinjärt, starkt kopplat, tidsvarierande multivariabelt system. Vid högprestandekrav måste olika olinjära effekter, förändringar i objektets struktur och parametrar och förändringar i arbetsmiljön beaktas. Och tidsvarierande och osäkra faktorer som miljöförstöring. Utvecklingen och tillämpningen av den moderna kontrollteorin utgör i viss utsträckning svagheterna i klassisk kontrollteori till det tidsvarierande olinjära stokastiska systemet.
(1) Direkt momentreglering
Direktmomentstyrningsteori är en högpresterande AC-motorstyrstrategi som föreslagits av professor M. Depenbrock vid Tyska Universitetet i Ruhr och den japanska forskaren i.takahash på 1980-talet. Kontrollstrategin bygger också på den exakta matematiken för det kontrollerade objektet. Modellen, men till skillnad från vektorkontroll, analyserar den matematiska modellen av växelströmsmotorn direkt i statorkoordinatsystemet utan komplexa koordinatransformationer. Statorfältets orientering antas, ingen avkopplingsström behövs och vridmoment- och flödeskopplingen styrs direkt av tvåpositionskontrollen, vilket undviker nedbrytning av statorströmmen i moment- och exciterningskomponenter och styr direkt omkopplingstillståndet för inverteraren. God kontroll, med fokus på det snabba svaret vridmoment för att uppnå hög dynamisk prestanda av vridmoment. Direktmomentstyrningsfältorienteringen använder statorflödesbindningen, som inte påverkas av rotorparametrarna. Så länge som statorresistansen är känd kan den observeras och är inte känslig för motorparametrarna.
Direkt vridmomentstyrningsteknik har framgångsrikt tillämpats inom induktionsmotoromriktarens kontroll och abb har lanserat en serie produkter. Vid tillämpningen av permanentmagnet synkronmotor finns emellertid fortfarande några problem vid direktmomentstyrning. Direktmomentkontrollen använder hysteresen av magnetkedjan, och motorns vridmoment är pulserande, vilket direkt påverkar slätheten hos motorn som körs. Direkt vridmomentstyrning måste observera fluxkopplingen och vridmomentet. Noggrannheten är dålig vid låga hastigheter, vilket resulterar i dålig motorkörning och låg motorvarvtal. På grund av motorens lilla statorinduktans är den aktuella effekten stor när motorn startar och belastningen ändras och fluxkopplingen och vridmomentringen är stor. Dessutom kan motorn, eftersom startpunkten för flödeskopplingen inte beräknas när motorn är stationär, vara svår att starta. Även om vissa forskare i hemlandet och utomlands har försökt och förbättrat direktmomentkontrollstrategin för permanentmagnetens synkronmotor de senaste åren, är detta kontrollschema svårt att uppfylla kraven på AC servo-drivteknik.
(2) Variabel strukturkontroll för glidande läge
Variabel strukturkontroll hör till kategorin olinjär kontroll, och dess olinjäritet framträder som kontrollens diskontinuitet, det vill säga en omkopplingsegenskap som förändrar systemets "struktur". Variabel strukturkontroll för skjutläge behöver inte känna till systemets matematiska modell. Det behöver bara förstå det ungefärliga intervallet av systemparametrar och deras ändringar, så att kontrollen med variabel struktur har fördelarna med snabbt svar, okänslighet för parametrar och störningsändringar och inget behov av onlineidentifiering och design. Med funktionen att minska ordern och avkopplingen, när systemet går in i glidläge, påverkas överföringen av systemtillståndet inte längre av de ursprungliga parameterns förändringar och externa störningar i systemet, men tvingas att glida nära brytplanet , med fullständigt själv Anpassningsbarhet och robusthet, så att glidstyrningsläget har tillämpats framgångsrikt i permanentmagnet synkronmotor servo system. På grund av bang-bang-kontrollen orsakas emellertid chatteringsproblemet oundvikligen, och chatteringsproblemet är en stor svårighet i den utbredd tillämpningen av variabel strukturkontroll för glidande mod. För närvarande löses chattningsproblemet som orsakas av styrstrukturen för glidmodusens rörelse i en viss utsträckning genom att ändra glidmodusstrukturen, såsom användningen av högbeständig glidmodusstruktur och filtreringsbehandling, i ett AC servomotorsystem.
(3) Adaptiv kontroll
Adaptiv kontroll föreslogs av Golcl-well i början av 1950-talet. Den kombinerar återkopplingskontroll med identifieringsteori och föreslår påverkan av förändringar i det kontrollerade objektets egenskaper, drift och miljöförstöring på systemet, eller när det inte finns många parametrar för den kontrollerade processen eller dessa parametrar är i normal drift. Ändringar, speciellt när det finns långsamma variabler, optimeras genom att söka vissa prestandaindikatorer för att slutföra justeringen av det kontrollerade objektet.
De adaptiva metoder som för närvarande används för kontroll är modellreferens adaptiv, parametreringsidentifiering självkorrigeringskontroll och olika nyutvecklade olinjära adaptiva kontroller. Modellen referens adaptivt styrsystem kräver inte en exakt matematisk modell av kontrollobjektet och kräver inte parameteridentifiering. Det viktigaste problemet är att utforma en adaptiv parameterjusteringslag för att säkerställa systemets stabilitet medan felsignalen tenderar att vara noll. Den största fördelen är att det är lätt att implementera och snabbt. Det finns emellertid vissa problem i den adaptiva algoritmen, såsom den matematiska modellen och den besvärliga operationen, som komplicerar styrsystemet. Parameteridentifiering och korrigering tar till exempel en tidsperiod. För system med snabbare parameterändringar påverkas styrprestandan kraftigt av systemets beräkningshastighet. Applikationssystemhårdvaran behöver vara hög i AC-servostationen, som generellt implementeras av en 32-bitars digital signalprocessor (DSP) eller en fältprogrammerbar grindmatris (fpga).
(4) Linjäriseringskontroll av icke-linjär återkoppling
Feedbacklinjärisering är en icke-linjär kontrolldesignmetod. Kärnidén är att omvandla en olinjär systemalgebra till ett (hela eller delar av) linjärt system så att det linjära systemets färdigheter kan tillämpas. Den grundläggande skillnaden mellan den och den vanliga linjäriseringen är att återkopplingslinjärisering inte erhålls genom linjär approximation av systemet utan genom tillståndsövergång och återkoppling. Under de senaste åren visar de teoretiska forskningsresultaten av olinjära styrsystem att icke-linjär tillståndsreaktion och lämplig koordinatomvandling kan användas för att linjärisera ett icke-linjärt system vid vissa förhållanden, och denna tillståndsreaktion kan garantera styrsystemet. Stabilitet och god dynamisk kvalitet. Baserat på den exakta feedbacklinjärregleringsmetoden etableras den linjäriserade kontrollmodellen för den permanenta magnetiska synkronmotorn. Efter återkopplingens lineariseringskontroll kan avkopplingskontrollen av d- och q-axlarna realiseras, den nuvarande spårningsförmågan är bra och vridmomentresponsen är snabb. Hastighetsstegsvaret kan gradvis konvergeras till ett givet värde, utan statisk skillnad, liten överskridning och kort övergångsprocess.
(5) Intelligent kontrollstrategi
Klassiska eller moderna kontrollstrategier är beroende av motorns matematiska modell och baserar sig inte på kontrollproblemen hos komplexa och osäkra system. Den intelligenta kontrollstrategin har olinjära egenskaper och kan lösa system med mer komplexa kontrollobjekt, miljöer och uppgifter. Intelligent kontroll avlägsnar beroende av den kontrollerade objektmodellen, och styr endast efter den verkliga effekten. I kontrollen kan systemosäkerheten och felaktigheten lösas.
Intelligenta kontrollstrategier inkluderar fuzzy control, neuralt nätverkskontroll, expert systemkontroll och robust kontroll och genetisk algoritmkontroll. Fuzzy kontroll och neurala nätverkskontrollstrategier är mogna vid tillämpningen av permanentmagnet synkronmotor servosystem.
(6) Fuzzy kontroll
Fuzzy kontroll är en typ av dator numerisk kontroll baserad på fuzzy aggregation, fuzzy linguistic variables och fuzzy logic resonemang. Fuzzy Control förenar matematik och fuzziness, och använder fuzzy uppsättningar, fuzzy språkliga variabler och fuzzy resonemang som sin teoretiska grund, det vill säga med hjälp av fuzzy uppsättningar för att beskriva tvetydigheten i de begrepp som används av människor varje dag, med förkunskaper och expert erfarenhet som Control regler , med hjälp av maskin simulering för att styra systemet, kan realistiskt imitera kontrollupplevelse och metod fuzzy kontroll av skickliga operatörer och experter.
Fuzzy resonemang beror inte på exakta matematiska modeller. Enligt inmatnings- och utgångsdata för det aktuella systemet kan systemet styras i realtid med hänvisning till fältoperatörernas operativa erfarenhet. Därför är den lämplig för att lösa kontrollproblemen hos olinjära system; God klibbighet och stark anpassningsförmåga, lämplig för tidsvarierande och tidsfördröjningssystem. Den självlärande förmågan hos fuzzy-kontrollen är emellertid inte stark, och reglerna för designkontrollen beror på erfarenhet och expertkunskaper, vilket kan göra att systemet inte är korrekt. Att bara anta den fuzzy kontrollstrategin kräver mer kontrollregler, kräver stor erfarenhet av personalen, och kontrollnivån är relativt låg. Fuzzy-kontrolltekniken har använts väl i konstruktionen av AC-servomotorens strömregulator och hastighetsregulator. Men i servosystemet med höga dynamiska krav behöver tekniken fortfarande förbättras ytterligare.
(7) Neural network control
Forskningen i neuralt nätverk började i början av 1940-talet. Under 1980-talet gjorde neuralt nätverksteori ett genombrott och blev en viktig gren av intelligent kontroll.
Neurala nätverket refererar till ett informationsbehandlingssystem som simulerar strukturen och funktionen hos mänskliga kraniala nerver genom tekniska tekniker. Den neurala nätverkskontrollen inbjuder beräkningsfunktionen i det fysiska nätverket. I beräkningen har varje grundläggande operation en motsvarande förbindelse med den. Den neurala nätverksmodellen simulerar aktivitetsprocessen för humana hjärnneuroner, inklusive behandling, bearbetning och lagring av information. Varje neuron lagrar del av innehållet i en mängd olika uppgifter, och vissa neuronskador och informationsförstörelse leder endast till partiell försvagning av nätverket. Det neurala nätverket har fördelarna med informationsdistributionslagring, parallellbehandling, olinjär approximation, självlärande och självorganiserande förmåga. Den kan helt approximera godtyckligt komplexa olinjära system och kan lära sig och anpassa sig till de dynamiska egenskaperna hos allvarligt osäkra system. Robusthet, med förmågan att simulera mänskligt bildtänkande, lämpar sig för att hantera system som är svåra att beskriva med modeller eller regler. Under de senaste åren har människor börjat försöka tillämpa neuralt nätverkskontrollteknik (eller artificiell intelligens ai) till styrsystem för växelströmsstyrning för att lösa problem som är svåra att lösa med traditionella metoder. Användningen av ai-justeringssystemet har bra ljuddämpande egenskaper, feltolerans och skalbarhet och är robust mot parametrar. Det är en viktig utvecklingsriktning för framtida motorkontrollteknik.
Högpresterande AC-servostyrningsteknikutvecklingsutveckling
Servosystemet baserat på permanentmagnet synkronmotor är utvecklingsriktningen för servostyrning. Även om det finns många metoder för att implementera AC servokontroll, finns det fortfarande problem som låg systemnoggrannhet, dålig tillförlitlighet och låg hastighet.
Oavsett om det är en traditionell kontrollstrategi, en modern kontrollstrategi eller en intelligent kontrollstrategi, har varje kontrollstrategi sina fördelar, men samtidigt finns det några problem. Det är svårt att få den perfekta kontrolleffekten från en enda kontrollstrategi. Det är utvecklingsriktningen för högpresterande AC-servokontrollteknologi i framtiden för att undersöka hur man infiltrerar och sammanställer olika kontrollstrategier för att bättre förbättra servo systemets kontrollprestanda. För närvarande har den sammansatta kontrollstrategin huvudsakligen två former: den ena är att anta en ny kontrollstrategi baserad på den klassiska pidkontrollstrategin, såsom fuzzy pid control, neuralt nätverk pid control, expert pid control, etc; För det andra, adoptera två eller flera nya typer av kontroll Strategier som fuzzy neurala nätverkskontroll, adaptiv fuzzy kontroll, fuzzy direktmomentkontroll, adaptiv fuzzy control, direkt vridmomentreglering med variabel struktur etc. De olika strategierna kompletterar varandra för att ytterligare förbättra AC-styrsystemets prestanda, och samtidigt har starkare robusthet. Kompositstyrstrategin har blivit i fokus för nuvarande forskning och en stor trend i den framtida utvecklingen.
Slutsats
Genom att använda det permanenta magnetiska synkronmotorsystemet beskrivs de grundläggande principerna, fördelarna och nackdelarna med traditionell styrstrategi, modern styrstrategi och intelligent styrstrategi i AC servomotorsystem separat och styrtekniken för högprestandat AC-servomotorsystem förutsägs. Utvecklingsutvecklingen pekar på att varje kontrollstrategi har sina fördelar, oavsett om det är en traditionell kontrollstrategi, en modern kontrollstrategi eller en intelligent kontrollstrategi, men samtidigt finns det några problem. Det är svårt att få den perfekta kontrolleffekten från en enda kontrollstrategi. Det är utvecklingsriktningen för högpresterande AC-servokontrollteknologi i framtiden för att undersöka hur man infiltrerar och sammanställer olika kontrollstrategier för att bättre förbättra servo systemets kontrollprestanda.
