交流電機控制系統(tǒng)的控制算法綜述
1 引言
隨著電力電子器件及微電子器件的迅速發(fā)展,以及現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速傳動中的具體應用,從一般要求的小范圍調(diào)速傳動到高精度、快響應、大范圍傳動;從單機傳動到多機傳動協(xié)調(diào)運轉,幾乎都可采用交流傳動。但交流電機本質(zhì)上是一個非線性的被控對象,電機參數(shù)在實際應用中會發(fā)生變化,而且可能存在比較嚴重的外部干擾。經(jīng)典控制理論不能克服負載、模型參數(shù)的大范圍變化及非線性因素的影響,因而控制性能將會受到影響。要獲得高性能的交流電機控制系統(tǒng),就必須研究先進的控制算法以彌補經(jīng)典控制的缺陷和不足。近年來,隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展,先進控制算法被廣泛應用于交流電機控制系統(tǒng),例如自適應控制、滑模變結構控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、模糊控制等,并取得一定成果。因此,這里將簡要介紹目前交流電機控制系統(tǒng)中應用較多的幾種控制算法。
2 交流電機控制系統(tǒng)的控制算法
2.1 PI控制
PI控制器以其簡單、有效、實用的特性,廣泛應用于交流電機控制系統(tǒng)。交流電機調(diào)速系統(tǒng)的速度環(huán)和電流環(huán)調(diào)節(jié)器均使用PI 控制器。但交流電機是一個強耦合的非線性對象,并且其應用環(huán)境較為復雜且常常存在各種干擾,電機參數(shù)也會在運行過程中發(fā)生變化。因此,PI控制器在交流電機調(diào)速中由于自身特點還存在不足,例如:PI控制器直接獲取目標和實際之間的誤差,這樣就會由于初始控制力太大而出現(xiàn)超調(diào),從而無法解決快速性和穩(wěn)定性之間的矛盾;控制過程中,PI參數(shù)一旦確定,則無法在線自調(diào)整以適應對象參數(shù)的變化,即同一PI參數(shù)一般難以適用不同電機轉速;PI控制器參數(shù)適用控制對象范圍小。所以交流電機采用PI控制難以取得令人滿意的調(diào)速性能,尤其是在對控制精度要求較高的場合。近年來,出現(xiàn)了模糊PI、自適應PI、神經(jīng)網(wǎng)絡PI等新型PI控制器,在一定程度上改善、提高了交流電機的調(diào)速性能。
2.2 模糊控制
模糊控制是利用模糊集合來刻畫人們?nèi)粘K褂酶拍钪械哪:?,使控制器更逼真模仿熟練操作人員和專家的控制經(jīng)驗與方法。模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數(shù)字控制。模糊控制的突出特點:無需建立被控對象的精確數(shù)學模型;系統(tǒng)的魯棒性強,適應于解決常規(guī)控制難以解決的非線性、時變及滯后問題;以語言變量代替常規(guī)的數(shù)學變量;推理過程模仿人的思維過程,借鑒專家的知識、經(jīng)驗,處理復雜的控制問題。
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