Съвременна стратегия за контрол
Традиционната стратегия за управление на серво моторното задвижване се използва предимно при условие, че се определя моделът на контролирания обект, не се променя и е линеен, а работните условия и работната среда се определят като постоянни. Динамичният математически модел на синхронен двигател с постоянен магнит е нелинейна, силно свързана, с променлива във времето мултивариантна система. При високи експлоатационни изисквания трябва да се вземат предвид различни нелинейни ефекти, промени в структурата и параметрите на обекта, както и промени в работната среда. И променливи във времето и несигурни фактори като нарушения на околната среда. Разработването и прилагането на съвременна теория за управление до известна степен компенсира недостатъците на класическата теория на управлението в нелинейната стохастична система с променлива във времето.
(1) Директен контрол на въртящия момент
Теорията за директен контрол на въртящия момент е високопроизводителна стратегия за управление на двигателите с променлив ток, предложена от професор М. depenbrock от немския университет в Рур и японския учен i.takahash през 80-те години. Стратегията за контрол също се основава на точната математика на контролирания обект. Моделът, но за разлика от векторното управление, анализира математическия модел на АС мотора директно в координатната система на статора без сложни координатни преобразувания. Ориентацията на статорното поле е приета, не е необходим разединителен ток и въртящият момент и поточното свързване се контролират директно от двупозиционното управление, което избягва разлагането на статорния ток в компонентите на въртящия момент и възбуждането и директно контролира състоянието на превключване на инвертора. Добър контрол, фокусирайки се върху бързата реакция на въртящия момент за постигане на високи динамични характеристики на въртящия момент. Ориентацията на полето за директно управление на въртящия момент използва свързващото устройство на потока статор, което не се влияе от параметрите на ротора. Докато съпротивлението на статора е известно, то може да се наблюдава и не е чувствително към параметрите на двигателя.
Директната технология за контрол на въртящия момент е успешно приложена в областта на управлението на инверторите на асинхронния двигател, а abb пусна серия от продукти. Въпреки това, при прилагането на синхронен двигател с постоянен магнит, все още има някои проблеми при директния контрол на въртящия момент. Директният контрол на въртящия момент използва хистерезиса на магнитната верига, а въртящият момент на двигателя пулсира, което пряко влияе на гладкостта на работещия двигател. Директният контрол на въртящия момент трябва да наблюдава връзката на потока и въртящия момент. Точността при ниски скорости е лоша, което води до лоша работа на двигателя и малък диапазон на скоростта на двигателя. Благодарение на малката индуктивност на статора на двигателя, сегашното въздействие е голямо, когато моторът се стартира и натоварването се променя, а връзката на потока и въртящият момент са големи. Освен това, тъй като първоначалното положение на връзката за потока не може да бъде оценено, когато двигателят е неподвижен, двигателят е труден за стартиране. Въпреки че някои учени у нас и в чужбина се опитват и подобряват стратегията за пряк контрол на въртящия момент на синхронен двигател с постоянен магнит през последните години, тази схема за управление е трудно да се отговори на изискванията на технологията за серво задвижване.
(2) Управление на променливата структура на плъзгащия режим
Контролът на променливата структура принадлежи към категорията на нелинейното управление и неговата нелинейност се появява като прекъсване на управлението, т.е. превключваща характеристика, която променя "структурата" на системата. Контролът на променливата структура на плъзгащия режим не трябва да познава математическия модел на системата. Необходимо е само да разбере приблизителния обхват на системните параметри и техните промени, така че контролът на променливата структура да има предимствата на бърза реакция, нечувствителност към параметри и промени в смущенията, както и липса на нужда от онлайн идентификация и дизайн. С функцията за намаляване на реда и разединяване, когато системата влезе в състояние на плъзгащия режим, прехвърлянето на състоянието на системата вече не се влияе от първоначалните промени на параметрите и външните смущения на системата, но е принудено да се плъзне в близост до равнината на превключване. , с пълна самостоятелност Адаптивност и здравина, така че контролът на плъзгащия режим се прилага успешно в сервосистемата със синхронен двигател с постоянен магнит. Обаче, поради контрола на взрив, проблемът при бърборенето неизбежно се причинява и проблемът при бърборенето е основна трудност при широкото прилагане на регулиране на променливата структура на плъзгащия режим. Понастоящем в системата за сервомотори с променлив ток, чрез промяна на структурата на плъзгащия режим, като например използването на плъзгащи се конструкции от висок порядък и филтрираща обработка, проблемът за бърборене, причинен от управлението на променливата структура на плъзгащия режим, се решава до известна степен.
(3) Адаптивно управление
Адаптивният контрол беше предложен от Golcl-well в началото на 1950-те години. Той комбинира контрола на обратната връзка с теорията на идентификацията и предлага влиянието на промените в характеристиките на контролирания обект, дрейфа и смущенията в околната среда на системата, или когато няма много параметри на контролирания процес или тези параметри са в нормална работа. Промените, особено когато има бавни променливи, се оптимизират чрез търсене на определени показатели за изпълнение, за да се завърши регулирането на контролирания обект.
Адаптивните методи, които понастоящем се прилагат за управление, са моделно ориентиран адаптивен контрол, самокорекционен контрол на параметрите и различни новоразработени нелинейни адаптивни контроли. Моделната референтна адаптивна система за управление не изисква точен математически модел на контролния обект и не изисква идентификация на параметрите. Основният проблем е да се разработи адаптивен закон за настройка на параметрите, за да се гарантира стабилността на системата, като същевременно сигналът за грешка се насочва към нула. Основното предимство е, че е лесно за изпълнение и бързо. Въпреки това, има някои проблеми в адаптивния алгоритъм, като математическия модел и тромавата работа, което усложнява контролната система. Например, идентификацията на параметрите и корекцията отнемат определен период от време. За системи с по-бързи промени на параметрите, контролната производителност е силно повлияна от скоростта на изчислението на системата. Хардуерът на приложната система трябва да бъде висок в AC серво задвижването, което обикновено се осъществява от 32-битов процесор за цифрови сигнали (DSP) или от полеви програмируеми решетки (fpga).
(4) Нелинейно управление на линеаризацията на обратната връзка
Линейността на обратната връзка е нелинеен метод за управление на контрола. Основната идея е да се преобразува нелинейна системна алгебра в (цялата или част) линейна система, така че да могат да се приложат уменията на линейната система. Основната разлика между нея и обикновената линеаризация е, че линеаризацията на обратната връзка не се получава чрез линейно сближаване на системата, а чрез преход на състоянието и обратна връзка. През последните години теоретичните изследвания на нелинейните системи за управление показват, че нелинейната обратна връзка на състоянието и подходящата трансформация на координатите могат да бъдат използвани за точно линеаризиране на афинна нелинейна система при определени условия и тази обратна връзка може да гарантира системата за управление. Стабилност и добро динамично качество. На базата на точния метод за управление на линеаризацията на обратната връзка се установява линеаризираният модел на управление на синхронния двигател с постоянен магнит. След контрола за линеаризация на обратната връзка, контролът на отделянето на осите d и q може да се осъществи, текущото изпълнение на проследяването е добро, а отговорът на въртящия момент е бърз. Отговорът на стъпката на скоростта може постепенно да се сближи с дадена стойност, без статична разлика, малък превишаване и кратък преходен процес.
(5) Интелигентна стратегия за контрол
Класическите или съвременните стратегии за управление разчитат на математическия модел на двигателя и не се занимават фундаментално с контролните проблеми на сложни и несигурни системи. Интелигентната стратегия за управление има нелинейни характеристики и може да решава системи с по-сложни контролни обекти, среди и задачи. Интелигентният контрол се освобождава от зависимостта от модела на контролирания обект и контролира само според действителния ефект. При управлението може да се реши несигурността и неточността на системата.
Интелигентните стратегии за управление включват размит контрол, управление на невронни мрежи, контрол на експертни системи и стабилен контрол и контрол на генетичния алгоритъм. Стратегиите за контрол на размитите и невронните мрежи са зрели при прилагането на сервосистемата за синхронен двигател с постоянен магнит.
(6) Нечетен контрол
Нечестният контрол е вид компютърен цифров контрол, базиран на размита агрегация, размити езикови променливи и размисъл логика. Нечеткият контрол обединява математиката и размитата и използва размити множества, размити лингвистични променливи и размито разсъждение като своя теоретична основа, т.е. използвайки размити множества за описване на двусмислието в понятията, използвани от хората всеки ден, с предварителни знания и експертен опит като правила за контрол , използвайки машинна симулация за управление на системата, може да имитира реалистично контрола и метода на размития контрол на квалифицирани оператори и експерти.
Размитата логика не зависи от точни математически модели. Съгласно входните и изходните данни на реалната система, системата може да се контролира в реално време с оглед на експлоатационния опит на операторите на полето. Следователно, той е подходящ за решаване на контролните задачи на нелинейните системи; Добра лепливост и силна адаптивност, подходяща за променящи се във времето и закъснителни системи. Възможността за самостоятелно учене на размития контрол обаче не е силна и правилата за контрол на проектирането зависят от опита и експертните познания, което може да доведе до неточност на системата. Просто приемането на размита стратегия за управление изисква повече правила за контрол, изисква много опит на персонала, а прецизността на контрола е сравнително ниска. Технологията на размития контрол се прилага добре при проектирането на регулатора на тока и регулатора на скоростта на серво мотора. Въпреки това, в сервосистемата с високи динамични изисквания технологията все още трябва да бъде подобрена.
(7) Контрол на невронната мрежа
Изследванията на невронната мрежа започват в началото на 40-те години. През 80-те години теорията на невронните мрежи направи пробив и се превърна във важен клон на интелигентния контрол.
Невронната мрежа се отнася до система за обработка на информация, която симулира структурата и функцията на човешките черепни нерви чрез инженерни техники. Контролът на невронната мрежа вгражда изчислителната функция във физическата мрежа. В процеса на изчисление всяка основна операция има съответна връзка с нея. Моделът на невронната мрежа симулира процеса на активност на невроните на човешкия мозък, включително обработката, обработката и съхранението на информация. Всеки неврон съхранява част от съдържанието на разнообразна информация, а някои увреждания на неврон и разрушаване на информацията само водят до частично отслабване на мрежата. Невронната мрежа има предимствата на съхраняване на информация, паралелна обработка, нелинейно сближаване, самообучение и способност за самоорганизация. Тя може изцяло да сближи произволно сложните нелинейни системи и да се научи и адаптира към динамичните характеристики на силно несигурните системи. Устойчивостта, с възможността да се симулира мисленето на човешкия образ, е подходяща за работа със системи, които е трудно да се опишат с модели или правила. През последните години хората са започнали да се опитват да прилагат технология за контрол на невронни мрежи (или изкуствен интелект ai) към системите за управление на моторни задвижвания за решаване на проблеми, които са трудни за решаване чрез традиционни методи. Използването на системата за регулиране ai има добри характеристики за потискане на шума, отказоустойчивост и мащабируемост, и е стабилна спрямо параметрите. Това е важна посока на развитие на бъдещата технология за управление на мотора.
Високопроизводителна тенденция за развитие на технологията за управление на серво управление
Сервосистемата на базата на синхронен двигател с постоянен магнит е посоката на развитие на серво управление. Въпреки че има много методи за прилагане на AC серво управление, все още има проблеми като ниска точност на системата, лоша надеждност и ниска скорост.
Дали това е традиционна стратегия за контрол, модерна стратегия за контрол или интелигентна стратегия за контрол, всяка стратегия за контрол има своите предимства, но в същото време има някои проблеми. Трудно е да се получи идеален контролен ефект от една единствена стратегия за контрол. Това е посоката на развитие на високопроизводителната технология за серво управление на променливотокови сигнали в бъдеще, за да се проучи как да се инфилтрират и да се комбинират различни стратегии за контрол, за да се подобри по-добре контрола на сервосистемата. Понастоящем съставната стратегия за контрол има главно две форми: една е да се приеме нова стратегия за контрол, основана на класическата стратегия за контрол pid, като например fuzzy pid контрол, pid контрол на невронни мрежи, експертен pid контрол и др .; второ, да възприеме два или повече нови типа стратегии за управление, като например контрол на размитите невронни мрежи, адаптивния размит контрол, контрола на размития пряк въртящ момент, адаптивния размит контрол, управлението на променливата структура на режима на плъзгача с директен момент и др. производителността на системата за управление на скоростта на променлив ток и в същото време имат по-голяма здравина. Съставната стратегия за контрол се превърна във фокуса на настоящите изследвания и основна тенденция в бъдещото развитие.
заключение
Вземането на системата за синхронни двигатели с постоянен магнит като пример, основните принципи, предимства и недостатъци на традиционната стратегия за управление, съвременната стратегия за управление и стратегията за интелигентно управление в серво моторната система на АС са описани поотделно, а технологията за управление на високопроизводителната серво моторна система се предвижда. Тенденцията на развитие сочи, че независимо дали става дума за традиционна стратегия за контрол, модерна стратегия за контрол или стратегия за интелигентен контрол, всяка стратегия за контрол има своите предимства, но в същото време има някои проблеми. Трудно е да се получи идеален контролен ефект от една единствена стратегия за контрол. Това е посоката на развитие на високопроизводителната технология за серво управление на променливотокови сигнали в бъдеще, за да се проучи как да се инфилтрират и да се комбинират различни стратегии за контрол, за да се подобри по-добре контрола на сервосистемата.
