Estratègia de control modern
La tradicional estratègia de control de la unitat del servomotor de CA s'utilitza principalment sota la condició que el model d'objectes controlats es determini, no canvia i és lineal, i es determina que les condicions de funcionament i l'entorn operatiu són constants. No obstant això, el model matemàtic dinàmic del motor síncron d'imant permanent CA és un sistema multivariable no lineal, molt acoblat, variable en el temps. En el cas dels requisits d'alt rendiment, cal tenir en compte diversos efectes no lineals, canvis en l'estructura i paràmetres de l'objecte i canvis en l'entorn operatiu. Factors d'incertesa variable en el temps, com ara pertorbacions ambientals. El desenvolupament i l'aplicació de la teoria del control modern fins a cert punt compensen les mancances de la teoria del control clàssic al sistema estocàstic no lineal que varia en el temps.
(1) Control directe de parell
La teoria de control de parell directe és una estratègia de control de motor de CA d'alt rendiment proposada pel professor M. Depenbrock de la Universitat alemanya de Ruhr i l'estudiós japonès i.takahash en els anys vuitanta. L'estratègia de control també es basa en les matemàtiques precises de l'objecte controlat. El model, però a diferència del control vectorial, analitza el model matemàtic del motor AC directament en el sistema de coordenades estator sense transformacions complexes de coordenades. L'orientació del camp de l'estator s'adopta, no es necessita una corrent de desacoblament, i el parell i el flux estan controlats directament pel control de dues posicions 砰砰, que evita la descomposició de la corrent de l'estator en parell i components d'excitació i controla directament l'estat de commutació l'inversor. Un bon control, centrat en la resposta ràpida del torque per aconseguir un alt rendiment dinàmic del torque. L'orientació del camp de control de parell directe utilitza el vincle de flux d'estator, que no es veu afectat pels paràmetres del rotor. Mentre es conegui la resistència de l'estator, es pot observar i no és sensible als paràmetres del motor.
La tecnologia de control de parell directe s'ha aplicat amb èxit en el camp del control de l'inversor del motor d'inducció, i ABB ha llançat una sèrie de productes. Tanmateix, en l'aplicació del motor síncron d'imants permanents, encara hi ha alguns problemes en el control de parell directe. El control de parell directe utilitza la histèresi de la cadena magnètica, i el polsador del motor és palpitant, que afecta directament la suavitat del motor. El control de parell directe necessita observar el flux de connexió i el parell. La precisió és baixa a velocitats baixes, el que resulta en un rendiment pobre en el funcionament del motor i en un rang petit de velocitat del motor. A causa de la petita inductància del estator del motor, l'impacte actual és gran quan s'inicia el motor i la càrrega canvia, i la unió de flux i l'ona de torsió són grans. A més, atès que la posició inicial de l'enllaç de flux no es pot estimar quan el motor està estacionari, el motor és difícil d'arrencar. Encara que alguns acadèmics nacionals i estrangers han intentat millorar l'estratègia directa de control de parell del motor síncron d'imants permanents en els últims anys, aquest esquema de control és difícil de complir amb els requisits de la tecnologia de servomotor de CA.
(2) Control d'estructura variable de corredissa
El control de l'estructura variable pertany a la categoria de control no lineal, i la seva no linealitat apareix com la discontinuïtat del control, és a dir, una característica de commutació que canvia la "estructura" del sistema. El control d'estructura variable en mode deslizable no necessita conèixer el model matemàtic del sistema. Només cal comprendre el rang aproximat dels paràmetres del sistema i els seus canvis, de manera que el control de l'estructura variable té els avantatges de la resposta ràpida, la insensibilitat als paràmetres i els canvis de perturbació, i no hi ha necessitat d'identificació i disseny en línia. Amb la funció de reduir l'ordre i el desacoblament, quan el sistema entra a l'estat del mode lliscant, la transferència de l'estat del sistema ja no es veu afectada pels canvis de paràmetres originals i les molèsties externes del sistema, però es veu obligat a lliscar a prop de l'avió de commutació , amb auto complet Adaptabilitat i robustesa, de manera que el control de manera lliscant s'ha aplicat amb èxit en el servomotor de motor magnètic sincronitzat permanent. Tanmateix, a causa del control de bang-bang, el problema de xifrar és inevitablement provocat, i el problema de xocar és una dificultat important en l'aplicació generalitzada del control de l'estructura variable en mode deslizable. Actualment, en el sistema de servomotor de CA, modificant l'estructura del mode lliscant, com ara l'ús de l'estructura de mode deslizable d'alt ordre i el processament de filtres, el problema de xerramet causat pel control de l'estructura variable de la corredissa es resol en certa mesura.
(3) Control adaptatiu
El control adaptatiu va ser proposat per Golcl-well a principis dels anys cinquanta. Combina el control de la retroalimentació amb la teoria de la identificació i proposa la influència dels canvis en les característiques de l'objecte controlat, la deriva i el trastorn ambiental en el sistema o quan no hi ha molts paràmetres del procés controlat o aquests paràmetres estan en funcionament normal. Els canvis, especialment quan hi ha variables lentes, s'optimitzen buscant certs indicadors de rendiment per completar l'ajust de l'objecte controlat.
Els mètodes adaptatius aplicats actualment al control són models de referència adaptativa, control d'autocorrecció d'identificació de paràmetres i diversos control adaptatiu no lineal recentment desenvolupat. El sistema de control adaptatiu de referència model no requereix un model matemàtic precís de l'objecte de control i no requereix la identificació de paràmetres. El problema clau és dissenyar una llei d'adaptació de paràmetres adaptativa per garantir l'estabilitat del sistema mentre el senyal d'error tendeix a zero. El principal avantatge és que és fàcil d'implementar i de forma ràpida. No obstant això, hi ha alguns problemes en l'algoritme adaptatiu, com el model matemàtic i l'engorrosa operació, que complica el sistema de control. Per exemple, la identificació i la correcció de paràmetres prenen un període de temps. Per a sistemes amb canvis de paràmetres més ràpids, el rendiment del control es veu molt afectat per la velocitat del càlcul del sistema. El maquinari del sistema d'aplicacions ha de ser elevat en el servomotor de CA, que generalment s'implementa mitjançant un processador de senyal digital (DSP) de 32 bits o una matriu de ports programable en el camp (fpga).
(4) Control de linealització de comentaris no lineals
La linealització de comentaris és un mètode de disseny de control no lineal. La idea bàsica és convertir un àlgebra del sistema no lineal en un sistema lineal (tot o part) de manera que es puguin aplicar les habilitats del sistema lineal. La diferència fonamental entre aquesta i la linealització ordinària és que la linealització del feedback no s'obté per aproximació lineal del sistema, sinó per la transició i el feedback de l'estat. En els últims anys, els resultats de la investigació teòrica dels sistemes de control no lineal mostren que els comentaris de l'estat no lineal i la transformació de coordenades apropiada es poden utilitzar per linearitzar amb precisió un sistema no lineal afí sota certes condicions, i aquesta opinió estatal pot garantir el sistema de control. Estabilitat i bona qualitat dinàmica. Basat en el mètode de control de la linealització de retroalimentació, s'estableix el model de control linealitzat del motor síncron d'imant permanent. Després del control de la linealització del feedback, es pot realitzar el control de desacoblament dels eixos d i q, el rendiment de seguiment actual és bo, i la resposta del parell és ràpida. La resposta al pas de velocitat pot convergir gradualment en un valor determinat, sense diferència estàtica, un petit procés de superació i curt termini.
(5) Estratègia de control intel·ligent
Les estratègies de control clàssiques o modernes es basen en el model matemàtic del motor i no aborden fonamentalment els problemes de control de sistemes complexos i incerts. L'estratègia de control intel·ligent té característiques no lineals i pot resoldre sistemes amb objectes, entorns i tasques de control més complexes. El control intel·ligent elimina la dependència del model d'objectes controlats i només controla segons l'efecte real. En el control, el sistema es pot resoldre la incertesa i la inexactitud.
Les estratègies de control intel·ligent inclouen control fuzzy, control de xarxa neuronal, control de sistema expert i control robust i control d'algoritmes genètics. El control fuzzy i les estratègies de control de la xarxa neuronal són madures en l'aplicació del servomotor motor de sincronisme magnètic permanent.
(6) Control fuzzy
El control fuzzy és una mena de control numèric informàtic basat en l'agregació difusa, les variables lingüístiques difuses i el raonament lògic difús. El control borrós unifica les matemàtiques i la borrositat i utilitza conjunts borrosos, les variables lingüístiques difuses i el raonament difús com a base teòrica, és a dir, utilitzant conjunts borrosos per descriure l'ambigüitat dels conceptes que utilitzen les persones diàriament, amb coneixements previs i experiència experta com a regles de control , mitjançant la simulació de màquines per controlar el sistema, pot imitar de forma realista l'experiència de control i el mètode de control difús d'operaris i experts experts.
El raonament difús no depèn de models matemàtics precisos. Segons les dades d'entrada i sortida del sistema real, el sistema es pot controlar en temps real en referència a l'experiència operativa dels operadors de camp. Per tant, és adequat per resoldre els problemes de control dels sistemes no lineals; Bona adhesivitat i gran adaptabilitat, adequats per als sistemes de retard de temps i de temps. Tanmateix, la capacitat d'autoaprenentatge de control fuzzy no és fort, i les regles de control del disseny depenen de l'experiència i el coneixement expert, que poden provocar que el sistema sigui inexacte. Simplement, l'adopció de l'estratègia de control difusa requereix més normes de control, requereix molta experiència del personal i la precisió de control és relativament baixa. La tecnologia de control difusa s'ha aplicat bé en el disseny del regulador de corrent del sistema de servomotor de corrent altern i regulador de velocitat. Tanmateix, en el servo sistema amb alts requisits dinàmics, la tecnologia encara necessita ser millorada.
(7) Control de xarxa neuronal
La investigació de la xarxa neuronal va començar a principis dels anys quaranta. A la dècada de 1980, la teoria de la xarxa neuronal va esdevenir un gran avenç i es va convertir en una branca important del control intel·ligent.
La xarxa neuronal es refereix a un sistema de processament d'informació que simula l'estructura i la funció dels nervis cranials humans mitjançant tècniques d'enginyeria. El control de xarxa neuronal incorpora la funció de càlcul a la xarxa física. En el procés de càlcul, cada operació bàsica té una connexió corresponent amb ell. El model de xarxa neuronal simula el procés d'activitat de les neurones cerebrals humanes, inclòs el processament, processament i emmagatzematge d'informació. Cada neurona emmagatzema part del contingut d'una varietat d'informació, i alguns danys neuronals i la destrucció de la informació només provoquen un debilitament parcial de la xarxa. La xarxa neuronal té els avantatges de l'emmagatzematge de la distribució de la informació, processament paral·lel, aproximació no lineal, capacitat d'autoaprenentatge i autoorganització. Pot aproximar-se totalment a sistemes no lineals arbitràriament complexos, i pot aprendre i adaptar-se a les característiques dinàmiques de sistemes severament incerts. La robustesa, amb la capacitat de simular el pensament de la imatge humana, és adequada per tractar sistemes que són difícils de descriure amb models o regles. En els últims anys, les persones han començat a intentar aplicar la tecnologia de control de xarxes neurals (o intel·ligència artificial ai) als sistemes de control de la unitat de motor AC per resoldre problemes que són difícils de resoldre mitjançant mètodes tradicionals. L'ús del sistema d'ajustament AI té bones característiques de supressió de soroll, tolerància a fallades i escalabilitat, i és robust per als paràmetres. És una adreça de desenvolupament important de la futura tecnologia de control del motor.
Tendència de desenvolupament de tecnologia de servo control d'AC d'alt rendiment
El servomotor basat en un motor síncron d'imant permanent és la direcció de desenvolupament del servomotor. Encara que hi ha molts mètodes per implementar el servocontrol d'AC, encara hi ha problemes com ara una baixa precisió del sistema, una fiabilitat deficient i un rendiment de baixa velocitat.
Ja sigui una estratègia de control tradicional, una estratègia de control moderna o una estratègia de control intel·ligent, cada estratègia de control té els seus avantatges, però al mateix temps hi ha alguns problemes. És difícil obtenir l'efecte de control ideal des d'una sola estratègia de control. És la direcció del desenvolupament de la tecnologia de control de servo AC d'alt rendiment en el futur per explorar com infiltrar i compondre diverses estratègies de control per millorar millor el rendiment del control del servomotor. Actualment, l'estratègia de control compost té principalment dues formes: una és adoptar una nova estratègia de control basada en l'estratègia de control pid clàssic, com ara el control pid borrós, el control pid de xarxa neuronal, el control pid expert, etc. en segon lloc, adoptar dos o més nous tipus de control. Estratègies com el control de la xarxa neural difusa, el control fuzzy adaptatiu, el control de parell directe borrós, el control fuzzy adaptatiu, el control de l'estructura variable del mode de lliscament directe, etc. Les diverses estratègies es complementen per millorar encara més el rendiment del sistema de control de la velocitat de l'AC i, alhora, una major robustesa. L'estratègia de control compost s'ha convertit en el focus de la recerca actual i una tendència important en el desenvolupament futur.
Conclusió
Amb el sistema motor magnètic permanent síncron, es descriuen per separat els principis bàsics, els avantatges i els desavantatges de l'estratègia de control tradicional, l'estratègia de control moderna i l'estratègia de control intel·ligent en el sistema servo motor AC, i la tecnologia de control del sistema servo motor AC d'alt rendiment està previst. La tendència de desenvolupament assenyala que si es tracta d'una estratègia de control tradicional, una estratègia de control moderna o una estratègia de control intel·ligent, cada estratègia de control té els seus avantatges, però al mateix temps hi ha alguns problemes. És difícil obtenir l'efecte de control ideal des d'una sola estratègia de control. És la direcció del desenvolupament de la tecnologia de control de servo AC d'alt rendiment en el futur per explorar com infiltrar i compondre diverses estratègies de control per millorar millor el rendiment del control del servomotor.
