Moderne kontrollstrategi
Den tradisjonelle AC-servomotorstyringsstrategien brukes hovedsakelig under forutsetning av at den kontrollerte objektmodellen er bestemt, endres ikke og er lineær, og driftsforholdene og driftsmiljøet er fast bestemt på å være konstant. Den dynamiske matematiske modellen til AC-permanentmagnet-synkronmotor er imidlertid et ikke-lineært, sterkt koblet, tidsvarierende multivariabelt system. Når det gjelder krav til høy ytelse, må ulike ikke-lineære effekter, endringer i objektets struktur og parametere og endringer i driftsmiljøet vurderes. Og tidssvarende og usikre faktorer som miljøforstyrrelser. Utviklingen og anvendelsen av moderne kontrollteori til en viss grad utgjør manglene på klassisk kontrollteori til det tidsvarierende, ikke-lineære, stokastiske systemet.
(1) Direkte momentstyring
Direktemomentstyringsteori er en høyverdig AC-motorstyringsstrategi foreslått av professor M. Depenbrock fra Tysklands Universitet Ruhr og den japanske læreren i.takahash på 1980-tallet. Kontrollstrategien er også basert på den nøyaktige matematikken til det kontrollerte objektet. Modellen, men i motsetning til vektorkontroll, analyserer den matematiske modellen til vekselstrømsmotoren direkte i statorkoordinatsystemet uten komplekse koordinatransformasjoner. Statorfeltorienteringen er vedtatt, det er ikke nødvendig med noen avkoblingsstrøm, og dreiemoment og fluxkobling styres direkte av toposisjonskontrollen, som unngår å dekomponere statorstrømmen i moment- og eksitasjonskomponenter, og styrer direkte omkoblingstilstanden til omformeren. God kontroll, med fokus på hurtig respons av dreiemoment for å oppnå høy dynamisk ytelse av dreiemoment. Fokusretningen for direkte dreiemomentstyring bruker statorfluxkoblingen, som ikke påvirkes av rotorparametrene. Så lenge statormotstanden er kjent, kan den observeres og er ikke følsom overfor motorparametrene.
Direkte dreiemomentstyringsteknologi har blitt brukt på induktiv motoromformerkontroll, og abb har lansert en serie produkter. Imidlertid er det fortsatt problemer med direkte momentstyring ved anvendelse av permanentmagnet-synkronmotor. Direkte dreiemomentkontroll bruker hysteresen til den magnetiske kjeden, og motormomentet er pulserende, noe som direkte påvirker glattheten av motoren som kjører. Direkte dreiemomentkontroll må observere fluxkoblingen og dreiemomentet. Nøyaktigheten er dårlig ved lave hastigheter, noe som resulterer i dårlig motorgjengivelse og lite motorhastighetsområde. På grunn av den lille statorinduktansen til motoren er gjeldende innvirkning stor når motoren starter og lasten endres, og fluxforbindelsen og dreiemomentrippelen er stor. I tillegg er det ikke vanskelig å starte motoren fordi startpunktet til fluxkoblingen ikke kan estimeres når motoren er stasjonær. Selv om enkelte forskere i inn-og utland har prøvd og forbedret direkte momentstyringsstrategi for permanentmagnet-synkronmotor de siste årene, er dette kontrollsystemet vanskelig å oppfylle kravene til AC servo-kjøreteknologi.
(2) Slidemodus variabel struktur kontroll
Variabel strukturkontroll tilhører kategorien ikke-lineær styring, og dens ikke-linearitet fremstår som kontrollens diskontinuitet, det vil si en bytteegenskap som endrer systemets "struktur". Variabel strukturkontroll for glidemodus trenger ikke å kjenne systemets matematiske modell. Det trenger bare å forstå det omtrentlige omfanget av systemparametere og deres endringer, slik at kontrollen med variabel struktur har fordelene ved rask respons, ufølsomhet for parametere og forstyrrelsesendringer, og ikke behov for elektronisk identifikasjon og design. Med funksjonen til å redusere rekkefølgen og avkoblingen, når systemet går i glidemodus, blir overføringen av systemtilstanden ikke lenger påvirket av de opprinnelige parameterendringer og eksterne forstyrrelser i systemet, men blir tvunget til å skyve nær bryterplanet , med fullstendig selvtillit Tilpasningsevne og robusthet, slik at glidemoduskontrollen har blitt brukt med permanent magnetisk synkronmotorservo system. På grunn av bang-bang-kontrollen er det imidlertid uundgåelig å få chatteringsproblemet, og chatteringsproblemet er et stort problem i den utbredt anvendelse av variabel strukturkontroll for glidemodus. For tiden, i AC-servomotorsystemet, ved å endre glidemodusstrukturen, slik som bruken av høy-ordentlig glidemodestruktur og filtreringsprosess, løses chatteringsproblemet forårsaket av styringskontrollen for glidemodus i en viss grad.
(3) Adaptiv kontroll
Adaptiv kontroll ble foreslått av Golcl-well i begynnelsen av 1950-tallet. Den kombinerer tilbakemeldingskontroll med identifikasjonsteori og foreslår påvirkning av endringer i egenskapene til det kontrollerte objektet, drift og miljøforstyrrelser på systemet, eller når det ikke er mange parametere i den kontrollerte prosessen, eller disse parametrene er i normal drift. Endringer, spesielt når det er langsomme variabler, optimaliseres ved å søke bestemte ytelsesindikatorer for å fullføre justeringen av det kontrollerte objektet.
De adaptive metodene som brukes for kontroll er modellreferanse, parameteridentifikasjon selvkorrigeringskontroll og ulike nyutviklede, ikke-lineære adaptive kontroller. Modellen referanse adaptive kontrollsystem krever ikke en nøyaktig matematisk modell av kontrollobjektet og krever ikke parameteridentifikasjon. Hovedproblemet er å designe en adaptiv parameterjusteringslov for å sikre stabiliteten til systemet mens feilsignalet har en tendens til null. Den største fordelen er at det er enkelt å implementere og raskt. Imidlertid er det noen problemer i den adaptive algoritmen, som den matematiske modellen og den tunge operasjonen, noe som kompliserer kontrollsystemet. For eksempel tar parameteridentifikasjon og korreksjon en tidsperiode. For systemer med raskere parameterendringer, påvirkes kontrollytelsen sterkt av systemberegningshastigheten. Programvaresystemet må være høyt i AC servo-stasjonen, som vanligvis implementeres av en 32-bit digital signalprosessor (DSP) eller en feltprogrammerbar gate-array (fpga).
(4) Ikkelinjær tilbakemelding lineariseringskontroll
Feedback linearisering er en ikke-lineær kontrolldesignmetode. Kjerneideen er å konvertere et ikke-lineært systemalgebra til et (hele eller deler av) lineært system slik at ferdighetene til det lineære systemet kan brukes. Den grunnleggende forskjellen mellom den og ordinær linearisering er at tilbakemeldingslinjering ikke oppnås ved lineær tilnærming av systemet, men ved tilstandsovergang og tilbakemelding. I de senere årene viser de teoretiske forskningsresultater av ikke-lineære kontrollsystemer at ikke-lineær tilstands tilbakemelding og passende koordinatomforming kan benyttes til nøyaktig lineærisering av et ikke-lineært system under visse forhold, og denne tilbakemeldingen kan garantere kontrollsystemet. Stabilitet og god dynamisk kvalitet. Basert på den nøyaktige tilbakemeldingslinjeringskontrollmetoden, etableres den lineære kontrollmodellen til den permanente magnetiske synkronmotor. Etter tilbakekoblingslinjeringskontrollen kan avkoblingskontrollen av d- og q-aksene realiseres, den nåværende sporeytelsen er god, og dreiemomentresponsen er rask. Speed-trinnsvaret kan gradvis konvergere til en gitt verdi, uten statisk forskjell, liten overskudd og kort overgangsprosess.
(5) Intelligent kontrollstrategi
Klassiske eller moderne kontrollstrategier stole på motorens matematiske modell og baserer seg ikke fundamentalt på kontrollproblemene med komplekse og usikre systemer. Den intelligente kontrollstrategien har ikke-lineære egenskaper og kan løse systemer med mer komplekse kontrollobjekter, miljøer og oppgaver. Intelligent kontroll blir kvitt avhengigheten av den kontrollerte objektmodellen, og kontrollerer bare i henhold til den faktiske effekten. I kontrollen kan systemosikkerheten og unøyaktigheten løses.
Intelligente kontrollstrategier inkluderer fuzzy kontroll, neuralt nettverkskontroll, ekspert systemkontroll og robust kontroll og genetisk algoritmkontroll. Fuzzy kontroll og neurale nettverkskontroll strategier er modne i anvendelsen av permanent magnet synkron motor servo system.
(6) Fuzzy kontroll
Fuzzy kontroll er en slags datamaskin numerisk kontroll basert på fuzzy aggregering, fuzzy linguistic variables og fuzzy logic resonnement. Fuzzy kontroll forener matematikk og fuzziness, og bruker fuzzy sett, fuzzy linguistic variables og fuzzy resonnement som sin teoretiske grunnlag, det vil si å bruke fuzzy sett for å beskrive tvetydigheten i begreper som brukes av mennesker hver dag, med forkunnskap og ekspert erfaring som Control regler , ved hjelp av maskin simulering for å kontrollere systemet, kan realistisk imitere kontrollopplevelsen og metoden fuzzy kontroll av dyktige operatører og eksperter.
Fuzzy resonnement er ikke avhengig av nøyaktige matematiske modeller. I henhold til inngangs- og utgangsdata for det aktuelle systemet, kan systemet styres i sanntid med henvisning til operatøropplevelsen til feltoperatørene. Derfor er den egnet for å løse kontrollproblemer med ikke-lineære systemer; God klæbrighet og sterk tilpasningsevne, egnet for tidsvarierende og tidsforsinkelsessystemer. Imidlertid er selvkjenningsevnen for fuzzy kontroll ikke sterk, og designkontrollreglene er avhengige av erfaring og ekspertkunnskap, noe som kan føre til at systemet ikke er korrekt. Bare vedtaket av fuzzy-kontrollstrategien krever flere kontrollregler, krever stor erfaring fra personalet, og kontrollpresisjonen er relativt lav. Fuzzy-kontroll teknologien har blitt godt brukt i utformingen av AC servo motor system gjeldende regulator og hastighetsregulator. I servosystemet med høye dynamiske krav må teknologien imidlertid forbedres ytterligere.
(7) Neural nettverkskontroll
Forskningen i nevrale nettverk startet tidlig på 1940-tallet. På 1980-tallet gjorde nevrale nettverksteori et gjennombrudd og ble en viktig gren av intelligent kontroll.
Nevrale nettverk refererer til et informasjonsbehandlingssystem som simulerer strukturen og funksjonen av menneskelige kranialnervene ved hjelp av teknikk. Neural nettverkskontrollen innebærer beregningsfunksjonen i det fysiske nettverket. I beregningsprosessen har hver grunnleggende operasjon en tilsvarende forbindelse med den. Den nevrale nettverksmodellen simulerer aktivitetsprosessen for humane hjerneneuroner, inkludert behandling, behandling og lagring av informasjon. Hver neuron lagrer en del av innholdet i en rekke opplysninger, og noen nevronskader og ødeleggelse av informasjon fører bare til delvis svekkelse av nettverket. Det nevrale nettverket har fordelene med informasjonsfordelingslagring, parallell behandling, ikke-lineær tilnærming, selvlærende og selvorganiserende evne. Den kan tilnærmet tilnærme vilkårlige komplekse ikke-lineære systemer, og kan lære og tilpasse seg de dynamiske egenskapene til alvorlig usikre systemer. Robusthet, med muligheten til å simulere menneskelig bildetanking, er egnet for å håndtere systemer som er vanskelige å beskrive med modeller eller regler. I de senere år har folk begynt å forsøke å bruke neurale nettverksstyringsteknologi (eller kunstig intelligens ai) til styringssystemer for styring av vekselstrøm for å løse problemer som er vanskelige å løse ved tradisjonelle metoder. Bruken av ai-justeringssystemet har gode støydempingsegenskaper, feiltoleranse og skalerbarhet, og er robust til parametere. Det er en viktig utviklingsretning for fremtidig motorstyringsteknologi.
Høy ytelse AC servostyring teknologiutvikling trend
Servosystemet basert på permanentmagnet-synkronmotor er utviklingsretningen til servostyring. Selv om det er mange metoder for å implementere AC servo kontroll, er det fortsatt problemer som lav system nøyaktighet, dårlig pålitelighet og lav hastighet ytelse.
Enten det er en tradisjonell kontrollstrategi, en moderne kontrollstrategi eller en intelligent kontrollstrategi, har hver kontrollstrategi sine fordeler, men samtidig er det noen problemer. Det er vanskelig å oppnå den ideelle kontrolleffekten fra en enkelt kontrollstrategi. Det er utviklingsretningen for høy ytelse AC servostyringsteknologi i fremtiden for å undersøke hvordan man skal infiltrere og sammensatte ulike kontrollstrategier for bedre å forbedre kontrollytelsen til servosystemet. For tiden har den sammensatte kontrollstrategien hovedsakelig to former: Den ene er å vedta en ny kontrollstrategi basert på den klassiske pidkontrollstrategien, som fuzzy pid-kontroll, kontroll av neuralt nettverk, kontroll av ekspertstyring, osv .; For det andre, vedta to eller flere nye typer kontroll Strategier som fuzzy neurale nettverkskontroll, adaptiv fuzzy kontroll, fuzzy direkte momentstyring, adaptiv fuzzy control, direkte dreiemoment variabel struktur kontroll etc. De ulike strategiene utfyller hverandre for å ytterligere forbedre ytelsen til AC-hastighetsstyringssystemet, og samtidig har sterkere robusthet. Komposittkontrollstrategien har blitt fokuset på nåværende forskning og en stor utvikling i fremtidig utvikling.
Konklusjon
Ved å bruke det permanente magnetiske synkronmotorsystemet, er de grunnleggende prinsippene, fordelene og ulempene ved den tradisjonelle kontrollstrategien, den moderne kontrollstrategien og intelligent styrestrategi i AC servomotoranlegg beskrevet separat, og styringsteknologien til høyytelses AC servomotorsystem er spådd. Utviklingsutviklingen peker på at hver kontrollstrategi har sine fordeler, enten det er en tradisjonell kontrollstrategi, en moderne kontrollstrategi eller en intelligent kontrollstrategi, men samtidig er det noen problemer. Det er vanskelig å oppnå den ideelle kontrolleffekten fra en enkelt kontrollstrategi. Det er utviklingsretningen for høy ytelse AC servostyringsteknologi i fremtiden for å undersøke hvordan man skal infiltrere og sammensatte ulike kontrollstrategier for bedre å forbedre kontrollytelsen til servosystemet.
