电机是依据电磁感应定律来,实现电能转换或传递的装置。可以作为电器或各种机械的动力源,电动机分为直流电动机和交流电动机(同步电动机和异步电动机)。自从电本质的发现或者说从工业革命开始,我们的生活已经完全离不开电,当然社会中人们的一举一动都与电机息息相关,由此对电机的研究从未止步,当然从人类进化历程上看也不可能止步。科技、材料、能源和工艺等等的发展与应用,使得人们对电机的控制研究越来越深入,要求也越来越高、越来越精确。现代控制理论的引入,与智能控制的不断发展完善,为电机控制进一步完善、研究打下了良好的基础。模糊控制、自适应控制、变结构控制、神经网络控制以及具有新的“现代”内涵的集成性技术——两种或多种控制策略相结合的控制方案大量涌现并取得了一定的研究成果。下面我简单地介绍介绍几种电机的控制技术和智能控制理论:25823
矢量控制。矢量控制理论[2]的出现是电机控制是上的一个里程碑。其基本原理为:将转子磁链的旋转空间矢量作为参考坐标,将定子电流分解成两个正交的分量(一个分量代表定子电流励磁分量,与磁链方向相同;另一个代表着定子电流转矩分量,正交于磁链方向),独立控制。其优点:从理论上可以显著地提高交流电机的动态特性;缺陷:比较理论化,具体施行时要做较繁琐的坐标转化,实现比较繁琐,而且很大程度上依赖电机的参数,参数的变化,对控制效果有很大的影响。目前矢量控制在永磁同步伺服系统控制领域内取得了一些成就。虽然在实际运用中具有一定的局限性,但这也是后人不断继续探究的动力。论文网
模糊控制。模糊控制[3,4]是一种根据人们日常生产中积累经验产生的控制方法,依据这些经验的同时使用适当的方法策略就可以控制那些过程复杂的系统,同时可以用语言的表示形式将其展现出来,这样以来就会得到一种定性的控制规则,这就是模糊控制理论。
图1.1所示是模糊控制的基本原理。其中其核心部分是模糊控制器,由计算机程序处理实现其控制规律。
图1.1 模糊控制系统原理框图
模糊控制是一种计算机数字控制,它将模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理作为基础。模糊控制的突出特点是:摆脱以往依据参数建立精确的数学模型的阴影,简便准确;能够解决常规控制难以解决的问题像非线性、时变及滞后等,系统的鲁棒性强;语言变量代替数学变量;能模仿人的思文过程进行推理,更能运用借鉴专家的丰富的智慧的知识、经验,处理复杂的控制问题。模糊控制的不足之处在于:消除稳态误差的性能不理想,要想达到较高的控制精度[5] 很难。为了追求更好的效果,我们采取的解决办法是现实中往往将模糊控制与其他的控制方法结合起来使用,优势互补。目前,模糊控制取得了一定的研究成果,但是问题依然存在,比如在交流控制系统中,如何保证系统的稳定性,再比如对于不同的电机和运行环境,需要设计不同的模糊规则,系统而有规律的模糊规则设计方法在信息化和快节奏的社会中就显得尤为重要。
神经网络控制。人工神经网络[6]是基于人脑生物微观结构与功能对人脑神经系统的模拟而建立起来的模型。在交流伺服中,神经网络控制的应用主要有:代替传统的PID 控制;在线辨识、跟踪电机参数,并通过磁通及转速控制器进行自适应调整来弥补矢量控制对伺服系统参数的敏感性带来的不便;结合模型参考自适应控制运用于自适应速度控制器。虽然在交流伺服系统控制研究中神经网络控制已取得了一些成果,但还有许多问题亟待解决,如如何有规律系统地并行之有效地设计神经网络控制器,而不是光凭经验;再比如如何理论地预见系统性能(如稳定性和鲁棒性)等。
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