Strategi kawalan moden
Strategi pengendalian pemacu motor servo AC kebanyakannya digunakan di bawah syarat bahawa model objek terkawal ditentukan, tidak berubah dan linear, dan keadaan operasi dan persekitaran operasi ditentukan untuk tetap. Walau bagaimanapun, model matematik magnetik DC segerak motosikal magnetik adalah sistem multivariable yang tidak digariskan, kuat dan berganding masa. Dalam kes keperluan prestasi tinggi, pelbagai kesan tidak linear, perubahan dalam struktur dan parameter objek, dan perubahan dalam persekitaran operasi mesti dipertimbangkan. Faktor-faktor yang berbeza-beza dan tidak menentu seperti gangguan persekitaran. Pengembangan dan penerapan teori kawalan moden sedikit sebanyak membuat kekurangan teori pengendalian klasik kepada sistem stokastik nonlinear yang berbeza-beza.
(1) Kawalan tork langsung
Teori kawalan tork langsung adalah strategi kawalan motor AC yang berprestasi tinggi yang dicadangkan oleh Profesor M. depenbrock dari Universiti Jerman Ruhr dan ulama Jepang i.takahash pada tahun 1980-an. Strategi kawalan juga berdasarkan kepada matematik yang tepat objek terkawal. Model ini, tetapi tidak seperti kawalan vektor, menganalisis model matematik motor AC langsung dalam sistem koordinat stator tanpa transformasi koordinat kompleks. Orientasi medan pemegar diadopsi, tiada arus decoupling diperlukan, dan hubungan tork dan fluks dikawal secara langsung oleh kawalan dua kedudukan,, yang mengelakkan penguraian arus stator menjadi komponen torsi dan pengujaan, dan secara langsung mengawal keadaan pensuisan penyongsang. Kawalan yang baik, memberi tumpuan kepada tindak balas tork yang cepat untuk mencapai tork prestasi dinamik yang tinggi. Orientasi medan kawalan tork langsung menggunakan hubungan stator flux, yang tidak dipengaruhi oleh parameter pemutar. Selagi rintangan pemegun diketahui, ia dapat diperhatikan dan tidak peka terhadap parameter motor.
Teknologi kawalan tork langsung telah berjaya digunakan dalam bidang kawalan inverter motor induksi, dan abb telah melancarkan beberapa produk. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi motor segerak magnet kekal, masih terdapat beberapa masalah dalam kawalan tork langsung. Kawalan tork langsung menggunakan histeresis rantai magnetik, dan torsi motornya berdenyut, yang secara langsung mempengaruhi kelancaran motor yang berjalan. Kawalan tork langsung perlu melihat hubungan dan tork fluks. Ketepatannya tidak baik pada kelajuan rendah, mengakibatkan prestasi motor yang lemah dan jarak kelajuan motor kecil. Oleh kerana induktansi stator kecil motor, impak semasa adalah besar apabila motor bermula dan perubahan beban, dan hubungan fluks dan riak tork besar. Di samping itu, sejak kedudukan awal hubungan fluks tidak dapat dianggarkan apabila motor bergerak, motor sukar dimulakan. Walaupun sesetengah sarjana di dalam dan di luar negara telah mencuba dan meningkatkan strategi kawalan tork langsung motor segerak magnet kekal dalam beberapa tahun kebelakangan ini, skema kawalan ini sukar untuk memenuhi keperluan teknologi memandu servo AC.
(2) Kawalan struktur pemboleh ubah mod gelongsor
Kawalan struktur berubah bergantung kepada kategori kawalan tak linear, dan ketidaklinialannya muncul sebagai ketidakpatuhan kawalan, iaitu, ciri pemindah yang mengubah "struktur" sistem. Kawalan struktur ubah mod gelongsor tidak perlu mengetahui model matematik sistem. Ia hanya perlu memahami jangkauan parameter sistem dan perubahan mereka, supaya kawalan struktur berubah-ubah mempunyai kelebihan tindak balas yang cepat, tidak sensitif terhadap parameter dan perubahan gangguan, dan tidak memerlukan pengenalan dan reka bentuk dalam talian. Dengan fungsi mengurangkan pesanan dan decoupling, apabila sistem memasuki keadaan mod gelongsor, pemindahan keadaan sistem tidak lagi terjejas oleh perubahan parameter asal dan gangguan luaran sistem, tetapi terpaksa meluncur berhampiran pesawat suis , dengan kebolehsuaian diri dan kelangsungan diri yang lengkap, kawalan mod gelongsor telah berjaya digunakan dalam sistem servo motor segerak magnet kekal. Walau bagaimanapun, disebabkan kawalan bang-bang, masalah perbualan tidak dapat dielakkan disebabkan, dan masalah perbualan merupakan kesukaran utama dalam aplikasi melancarkan mod struktur mod gelongsor yang meluas. Pada masa ini, dalam sistem motor servo AC, dengan menukar struktur mod gelongsor, seperti penggunaan struktur mod gelongsor tinggi dan pemprosesan penapisan, masalah perbualan yang disebabkan oleh mod gelongsor struktur ubah bentuk diselesaikan sedikit sebanyak.
(3) Kawalan penyesuaian
Kawalan penyesuaian telah dicadangkan oleh Golcl-baik pada awal 1950-an. Ia menggabungkan kawalan maklum balas dengan teori pengenalan, dan mencadangkan pengaruh perubahan dalam ciri-ciri objek terkawal, hanyut dan gangguan persekitaran pada sistem, atau apabila tidak banyak parameter proses terkawal atau parameter ini dalam operasi biasa. Perubahan, terutamanya apabila terdapat pemboleh ubah lambat, dioptimumkan dengan mencari petunjuk prestasi tertentu untuk menyelesaikan penyesuaian objek terkawal.
Kaedah penyesuaian yang digunakan untuk mengawalnya adalah mengawal penyesuaian model, parameter kawalan diri pembetulan pengenalan dan pelbagai kawalan penyesuaian bukan linear yang baru dibangunkan. Sistem kawalan penyesuaian rujukan model tidak memerlukan model matematik yang tepat bagi objek kawalan dan tidak memerlukan pengenalan parameter. Masalah utama adalah untuk mereka bentuk undang-undang penyelarasan parameter penyesuaian untuk memastikan kestabilan sistem semasa membuat isyarat ralat cenderung kepada sifar. Kelebihan utama adalah mudah untuk dilaksanakan dan cepat. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa masalah dalam algoritma penyesuaian, seperti model matematik dan operasi rumit, yang merumitkan sistem kawalan. Contohnya, pengenalpastian dan pembetulan parameter mengambil tempoh masa. Bagi sistem yang mempunyai perubahan parameter yang lebih cepat, prestasi kawalan sangat dipengaruhi oleh kelajuan pengiraan sistem. Perkakasan sistem aplikasi perlu tinggi dalam pemacu servo AC, yang secara amnya dilaksanakan oleh pemproses isyarat digital 32-bit (DSP) atau array pintu boleh atur diprogram (fpga).
(4) kawalan linearization maklum balas yang tidak linear
Linearization maklum balas adalah kaedah reka bentuk kawalan linear. Idea utama adalah untuk menukar algebra sistem tak linear ke dalam sistem (semua atau sebahagian) linear supaya kemahiran sistem linear dapat digunakan. Perbezaan asas di antaranya dan garisarisaris biasa adalah bahawa linearization maklum balas tidak diperolehi dengan penghampiran linear sistem tetapi oleh peralihan dan maklum balas keadaan. Hasil kajian teoretikal sistem kawalan tak linear menunjukkan bahawa maklum balas keadaan bukan linear dan transformasi koordinat yang sesuai boleh digunakan untuk secara linearize sistem tidak linear afin dalam keadaan tertentu, dan maklum balas keadaan ini dapat menjamin sistem kawalan. Kestabilan dan kualiti dinamik yang baik. Berdasarkan kaedah kawalan linearization maklum balas yang tepat, model kawalan linear bagi motor segerak magnet kekal ditubuhkan. Selepas kawalan linearization maklum balas, kawalan decoupling dari d dan q ax boleh direalisasikan, prestasi penjejakan semasa adalah baik, dan tindak tork pantas. Sambutan langkah kelajuan secara beransur-ansur menumpu kepada nilai tertentu, tanpa perbezaan statik, overshoot kecil dan proses peralihan yang singkat.
(5) Strategi kawalan pintar
Strategi kawalan klasik atau moden bergantung kepada model matematik motor dan tidak secara asasnya menangani masalah kawalan sistem kompleks dan tidak menentu. Strategi kawalan pintar mempunyai ciri-ciri yang tidak linear dan dapat menyelesaikan sistem dengan objek kawalan, persekitaran dan tugas yang lebih kompleks. Kawalan pintar menghilangkan pergantungan pada model objek terkawal, dan hanya mengawal mengikut kesan sebenar. Dalam kawalan, ketidakpastian sistem dan ketidaktepatan dapat diselesaikan.
Strategi kawalan pintar termasuk kawalan kabur, kawalan rangkaian saraf, kawalan sistem ahli, dan kawalan algoritma kawalan dan genetik yang mantap. Strategi kawalan kawalan fuzzy dan neural network matang dalam penerapan sistem servo motor segerak magnet kekal.
(6) Kawalan kabur
Kawalan fuzzy adalah sejenis kawalan numerik komputer berdasarkan pengagregatan kabur, pembolehubah linguistik kabur dan pemikiran logik kabur. Kawalan fuzzy menyatukan matematik dan fuzziness, dan menggunakan set fuzzy, pembolehubah linguistik kabur dan penafsiran fuzzy sebagai asas teori, iaitu, menggunakan set fuzzy untuk menggambarkan kekaburan dalam konsep yang digunakan oleh orang setiap hari, dengan pengetahuan dan pengalaman pakar terlebih dahulu sebagai peraturan Kawalan , dengan menggunakan simulasi mesin untuk mengawal sistem, dapat meniru pengalaman kawalan secara realistik dan mengawal pengendali mahir dan pakar.
Pemikiran kabur tidak bergantung pada model matematik yang tepat. Menurut input dan output data sistem sebenar, sistem dapat dikendalikan secara real time dengan merujuk kepada pengalaman pengoperasian operator lapangan. Oleh itu, ia sesuai untuk menyelesaikan masalah kawalan sistem tak linear; Kelenturan yang baik dan penyesuaian yang kuat, sesuai untuk sistem masa yang berbeza-beza dan kelewatan masa. Walau bagaimanapun, keupayaan pembelajaran kendiri kabur tidak kuat, dan peraturan reka bentuk kawalan bergantung kepada pengalaman dan pengetahuan pakar, yang mungkin menyebabkan sistem tidak tepat. Hanya mengamalkan strategi kawalan kabur memerlukan lebih banyak peraturan kawalan, memerlukan banyak pengalaman kakitangan, dan ketepatan kawalan agak rendah. Teknologi kawalan kabur telah diterapkan dengan baik dalam reka bentuk AC motor sistem pengatur semasa dan pengatur kelajuan. Walau bagaimanapun, dalam sistem servo yang mempunyai keperluan dinamik yang tinggi, teknologi masih perlu ditingkatkan lagi.
(7) Kawalan rangkaian neural
Penyelidikan rangkaian saraf bermula pada awal 1940-an. Pada tahun 1980-an, teori rangkaian saraf membuat kejayaan dan menjadi cawangan kawalan pintar yang penting.
Rangkaian neural merujuk kepada sistem pemprosesan maklumat yang menyerupai struktur dan fungsi saraf kranial manusia oleh teknik kejuruteraan. Kawalan rangkaian saraf membenamkan fungsi pengiraan dalam rangkaian fizikal. Dalam proses pengiraan, setiap operasi asas mempunyai sambungan sepadan dengannya. Model rangkaian saraf mensimulasikan proses aktivitas neuron otak manusia, termasuk pemprosesan, pemprosesan, dan penyimpanan informasi. Setiap neuron menyimpan sebahagian daripada kandungan pelbagai maklumat, dan beberapa kerosakan neuron dan pemusnahan maklumat hanya membawa kepada kelemahan sebahagian daripada rangkaian. Rangkaian saraf mempunyai kelebihan penyimpanan pengedaran maklumat, pemprosesan selari, taksiran tak linear, pembelajaran kendiri dan kemampuan diri sendiri. Ia dapat menghampiri sistem nonlinear yang rumit, dan boleh belajar dan menyesuaikan diri dengan ciri-ciri dinamik sistem yang sangat tidak menentu. Ketangkasan, dengan keupayaan untuk mensimulasikan pemikiran imej manusia, sesuai untuk menangani sistem yang sukar diterangkan dengan model atau peraturan. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, orang ramai telah mula menggunakan teknologi kawalan rangkaian neural (atau kecerdasan buatan ai) kepada sistem kawalan pemacu motor AC untuk menyelesaikan masalah yang sukar diselesaikan oleh kaedah tradisional. Penggunaan sistem penyesuaian ai mempunyai ciri-ciri penindasan bunyi yang baik, toleransi kesalahan dan skala, dan kuat kepada parameter. Ini adalah hala tuju pembangunan teknologi pengendalian motor masa depan yang penting.
Trend pembangunan teknologi kawalan kawalan servo AC
Sistem servo berdasarkan motor segerak magnet kekal ialah arah pembangunan kawalan servo. Walaupun terdapat banyak kaedah untuk melaksanakan kawalan servo AC, masih terdapat masalah seperti ketepatan sistem rendah, kebolehpercayaan yang lemah, dan prestasi rendah.
Sama ada strategi kawalan tradisional, strategi kawalan moden, atau strategi kawalan pintar, setiap strategi kawalan mempunyai kelebihan, tetapi pada masa yang sama terdapat beberapa masalah. Ia sukar untuk mendapatkan kesan kawalan yang ideal dari strategi kawalan tunggal. Ini adalah hala tuju perkembangan teknologi kawalan servo AC yang berprestasi tinggi pada masa akan datang untuk meneroka bagaimana untuk menyusup masuk dan mengkompaunkan pelbagai strategi kawalan untuk meningkatkan prestasi kawalan sistem servo. Pada masa ini, strategi kawalan komposit mempunyai dua bentuk: satu adalah mengamalkan strategi kawalan baru berdasarkan strategi kawalan pid klasik, seperti kawalan pid kabur, kawalan pid rangkaian neural, kawalan pid pakar, dan sebagainya; kedua, mengadopsi dua atau lebih jenis kawalan baru Strategi seperti kawalan rangkaian neural fuzzy, kawalan fuzzy adaptif, kawalan torsi langsung kabur, kawalan fuzzy adaptif, pengendalian struktur ubah bentuk torsi langsung, dan lain-lain. prestasi sistem kawalan kelajuan AC, dan pada masa yang sama mempunyai kekukuhan yang lebih kukuh. Strategi kawalan komposit telah menjadi fokus penyelidikan semasa dan trend utama dalam pembangunan masa hadapan.
Kesimpulannya
Mengambil sistem motor segerak magnet kekal sebagai contoh, prinsip asas, kelebihan dan kekurangan strategi kawalan tradisional, strategi kawalan moden dan strategi kawalan pintar dalam sistem motor servo AC digambarkan secara berasingan, dan teknologi kawalan sistem motor servo AC yang berprestasi tinggi diramalkan. Trend pembangunan menunjukkan sama ada ia adalah strategi kawalan tradisional, strategi kawalan moden, atau strategi kawalan pintar, setiap strategi kawalan mempunyai kelebihan, tetapi pada masa yang sama terdapat beberapa masalah. Ia sukar untuk mendapatkan kesan kawalan yang ideal dari strategi kawalan tunggal. Ini adalah hala tuju perkembangan teknologi kawalan servo AC yang berprestasi tinggi pada masa akan datang untuk meneroka bagaimana untuk menyusup masuk dan mengkompaunkan pelbagai strategi kawalan untuk meningkatkan prestasi kawalan sistem servo.
