Moderni ohjausstrategia
Perinteistä AC-servomoottorin käyttöohjausstrategiaa käytetään enimmäkseen sillä edellytyksellä, että ohjattu objektimalli määritetään, ei muutu ja on lineaarinen, ja käyttöolosuhteet ja toimintaympäristö määritetään vakioiksi. AC-kestomagneettisen synkronimoottorin dynaaminen matemaattinen malli on kuitenkin epälineaarinen, voimakkaasti kytketty, aika-vaihteleva monimuuttujajärjestelmä. Korkean suorituskyvyn vaatimusten osalta on otettava huomioon erilaiset epälineaariset vaikutukset, kohteen rakenteen ja parametrien muutokset sekä toimintaympäristön muutokset. Ja aika vaihtelevat ja epävarmat tekijät, kuten ympäristöhäiriöt. Nykyaikaisen ohjausteorian kehittäminen ja soveltaminen kompensoivat jossain määrin klassisen ohjausteorian puutteita ajallisesti muuttuvaan epälineaariseen stokastiseen järjestelmään.
(1) Suora vääntömomentin säätö
Suora vääntömomentin ohjaus teoria on korkean suorituskyvyn AC-moottorin ohjausstrategia, jota professori M. depenbrock ehdotti Saksan Ruhrin yliopistosta ja Japanin tutkija i.takahashista 1980-luvulla. Ohjausstrategia perustuu myös ohjattavan kohteen tarkkaan matematiikkaan. Malli, mutta toisin kuin vektorin ohjaus, analysoi AC-moottorin matemaattisen mallin suoraan staattorikoordinaattijärjestelmässä ilman monimutkaisia koordinaattimuunnoksia. Staattorikentän suuntaus otetaan käyttöön, ei tarvita irrotusvirtaa, ja vääntömomentin ja vuon kytkentää ohjataan suoraan kaksiasentoisella ohjauksella, joka estää staattorin virran hajoamisen vääntö- ja virityskomponentteihin ja ohjaa suoraan kytkentätilaa taajuusmuuttaja. Hyvä ohjaus, keskittyy vääntömomentin nopeaan vasteeseen vääntömomentin dynaamisen suorituskyvyn saavuttamiseksi. Suoran vääntömomentin ohjauskentän suuntaus käyttää staattorin virtausliitosta, jota roottorin parametrit eivät vaikuta. Niin kauan kuin staattorin vastus on tiedossa, se voidaan havaita ja se ei ole herkkä moottorin parametreille.
Suora vääntömomentinhallintatekniikka on sovellettu onnistuneesti induktiomoottorin invertteriohjauksen alalla, ja abb on käynnistänyt sarjan tuotteita. Kuitenkin kestomagneettisynkronimoottorissa on vielä joitakin ongelmia suorassa vääntömomentin säätelyssä. Suora vääntömomentin ohjaus käyttää magneettiketjun hystereesiä ja moottorin vääntömomentti on sykkivä, mikä vaikuttaa suoraan moottorin sileyteen. Suoran vääntömomentin säätöön on kiinnitettävä huomiota virtaussuhteeseen ja vääntömomenttiin. Tarkkuus on huono alhaisilla nopeuksilla, mikä johtaa huonoon moottorin käyntiin ja pieneen moottorin nopeusalueeseen. Moottorin pienen staattorin induktanssin vuoksi virta on suuri, kun moottori käynnistyy ja kuorma muuttuu, ja virtaussuunta ja vääntömomentin aalto ovat suuria. Lisäksi, koska virtausyhteyden alkuasentoa ei voida arvioida, kun moottori on paikallaan, moottoria on vaikea käynnistää. Vaikka jotkut kotimaassa ja ulkomailla toimivat tutkijat ovat yrittäneet ja parantaneet viime vuosien kestomagneettisynkronimoottorin suoraa vääntömomentinhallintastrategiaa, tätä ohjausjärjestelmää on vaikea täyttää AC-servoajotekniikan vaatimuksissa.
(2) Liukutilan muuttuvan rakenteen ohjaus
Muuttuvan rakenteen ohjaus kuuluu epälineaarisen ohjauksen luokkaan, ja sen epälineaarisuus näkyy ohjauksen epäjatkuvuutena eli kytkentäominaisuutena, joka muuttaa järjestelmän "rakennetta". Liukutilan muuttuvan rakenteen ohjaus ei tarvitse tietää järjestelmän matemaattista mallia. Sen on ymmärrettävä vain järjestelmän parametrien likimääräinen valikoima ja niiden muutokset siten, että muuttuvan rakenteen ohjauksella on nopean reagoinnin, parametrien ja häiriömuutosten epäedullisuuden edut, eikä online-tunnistamista ja suunnittelua tarvita. Kun järjestys pienenee ja irrottaminen tapahtuu, kun järjestelmä siirtyy liukumooditilaan, järjestelmän tilan siirtoa ei enää vaikuta alkuperäiset parametrien muutokset ja järjestelmän ulkoiset häiriöt, vaan pakotetaan liukumaan lähellä kytkintasoa , täysin itsestään sopeutuvuus ja kestävyys, joten liukukäytön ohjausta on käytetty menestyksekkäästi kestomagneettisynkronimoottorikäyttöjärjestelmässä. Bang-bang-ohjauksen takia chattering-ongelma on kuitenkin väistämättä aiheutunut, ja chattering-ongelma on suuri vaikeus liukutilan muuttuvan rakenteen ohjauksen laajalle levinneessä sovelluksessa. Tällä hetkellä AC-servomoottorijärjestelmässä liukumoduulirakenteen muuttaminen, kuten suurirakenteisen liukumoduulirakenteen käyttö ja suodatusprosessointi, liukutilan muuttuvan rakenteen ohjauksen aiheuttama häiriöongelma ratkaistaan jossain määrin.
(3) Mukautuva ohjaus
Golcl-kaivo ehdotti sopeutumista 1950-luvun alussa. Se yhdistää takaisinkytkentäohjauksen tunnistusteorian kanssa ja ehdottaa kontrolloidun kohteen ominaisuuksien muutosten vaikutusta, ajopiiriä ja ympäristön häiriöitä järjestelmässä tai kun ei ole paljon ohjattavan prosessin parametreja tai nämä parametrit ovat normaalissa käytössä. Muutokset, erityisesti silloin, kun muuttujia on hitaita, optimoidaan etsimällä tiettyjä suorituskykyindikaattoreita ohjattavan kohteen säätämiseksi.
Ohjaukseen tällä hetkellä sovellettavat adaptiiviset menetelmät ovat mallin referenssi- adaptiivinen, parametrien tunnistuksen itsekorjauksen ohjaus ja erilaiset hiljattain kehitetty epälineaarinen adaptiivinen ohjaus. Mallin referenssi-adaptiivinen ohjausjärjestelmä ei vaadi tarkkaa matemaattista mallia ohjausobjektista eikä vaadi parametrien tunnistamista. Keskeisenä ongelmana on suunnitella adaptiivinen parametrien säätelylaki järjestelmän vakauden varmistamiseksi samalla, kun virhesignaali on nolla. Tärkein etu on, että se on helppo toteuttaa ja nopea. Adaptiivisessa algoritmissa on kuitenkin joitakin ongelmia, kuten matemaattinen malli ja hankala toiminta, mikä vaikeuttaa ohjausjärjestelmää. Esimerkiksi parametrien tunnistaminen ja korjaus kestää jonkin aikaa. Järjestelmissä, joissa parametrit muuttuvat nopeammin, järjestelmän laskentanopeus vaikuttaa suuresti ohjauksen suorituskykyyn. Sovellusjärjestelmän laitteiston täytyy olla korkea AC-servoasemassa, joka on yleensä toteutettu 32-bittisellä digitaalisella signaaliprosessorilla (DSP) tai kenttäohjelmoitavalla porttiryhmällä (FPGA).
(4) Epälineaarinen takaisinkytkentälinjaus
Palautteen linearisointi on epälineaarinen ohjauksen suunnittelumenetelmä. Keskeinen ajatus on muuntaa epälineaarinen järjestelmäalgebra lineaariseksi (kokonaisuudeksi tai osaksi) niin, että lineaarisen järjestelmän taitoja voidaan soveltaa. Keskeinen ero sen ja tavallisen linearizoinnin välillä on se, että takaisinkytkennän linearisointia ei saada järjestelmän lineaarisella lähentämisellä vaan tilasiirtymällä ja palautteella. Viime vuosina ei-lineaaristen ohjausjärjestelmien teoreettiset tutkimustulokset osoittavat, että epälineaarista palautetta ja sopivaa koordinaattimuunnosta voidaan käyttää affiinin epälineaarisen järjestelmän tarkkana lineaarisoimiseksi tietyissä olosuhteissa, ja tämä tila-palaute voi taata ohjausjärjestelmän. Stabiilisuus ja hyvä dynaaminen laatu. Tarkan takaisinkytkennän linearizointimenetelmän perusteella perustetaan pysyvän magneetin synkronimoottorin lineaarinen ohjausmalli. Takaisinkytkentälinjauksen ohjauksen jälkeen voidaan toteuttaa d- ja q-akselien irrottamisen ohjaus, nykyinen seurantatoiminto on hyvä ja vääntömomentivaste on nopea. Nopeusasteen vaste voi asteittain konvertoida tiettyyn arvoon ilman staattista eroa, pieniä ylityksiä ja lyhytsiirtoprosessia.
(5) Älykäs ohjausstrategia
Klassiset tai nykyaikaiset ohjausstrategiat perustuvat moottorin matemaattiseen malliin eivätkä ne pohjimmiltaan käsittele monimutkaisten ja epävarmojen järjestelmien ohjausongelmia. Älykäs ohjausstrategia sisältää epälineaarisia ominaisuuksia ja voi ratkaista monimutkaisempia ohjausobjekteja, ympäristöjä ja tehtäviä. Älykäs ohjaus erottuu riippuvuudesta ohjattavan kohteen mallista ja ohjaa vain todellisen vaikutuksen mukaan. Ohjauksessa järjestelmän epävarmuus ja epätarkkuus voidaan ratkaista.
Älykkäät ohjausstrategiat ovat sumea ohjaus, hermoverkon ohjaus, asiantuntijajärjestelmän ohjaus ja vankka ohjaus ja geneettinen algoritmi. Fuzzy-ohjaus ja hermoverkon ohjausstrategiat ovat kypsiä kestomagneettisynkronisen moottoripalvelinjärjestelmän käytössä.
(6) Fuzzy-ohjaus
Fuzzy-ohjaus on eräänlainen tietokoneen numeerinen ohjaus, joka perustuu sumeaan aggregaatioon, fuzzy-kielellisiin muuttujiin ja sumeaan logiikkaan. Fuzzy-ohjaus yhdistää matematiikan ja fuzziness, ja käyttää teoreettisena perustana fuzzy-sarjaa, fuzzy-kielellisiä muuttujia ja sumea päättelyä eli fuzzy-sarjaa kuvaamaan ihmisten arjen käsitteiden moniselitteisyyttä. käyttämällä koneen simulointia järjestelmän ohjaamiseen, voi realistisesti jäljitellä ohjauskokemusta ja menetelmää fuzzy-ohjauksessa ammattitaitoisilla toimijoilla ja asiantuntijoilla.
Fuzzy-päättely ei riipu tarkoista matemaattisista malleista. Varsinaisen järjestelmän tulo- ja lähtötietojen mukaan järjestelmää voidaan ohjata reaaliajassa kenttäoperaattoreiden käyttökokemuksen perusteella. Siksi se soveltuu epälineaaristen järjestelmien ohjausongelmien ratkaisemiseen; Hyvä tarttuvuus ja vahva sopeutumiskyky, sopivat aika- ja viivejärjestelmiin. Fuzzy control -oppimiskyky ei kuitenkaan ole vahva, ja suunnittelun ohjaussäännöt riippuvat kokemuksesta ja asiantuntemuksesta, mikä voi aiheuttaa järjestelmän epätarkkuuden. Pelkästään fuzzy-ohjausstrategian käyttöönotto vaatii enemmän valvontasääntöjä, vaatii paljon henkilöstön kokemusta, ja valvonnan tarkkuus on suhteellisen alhainen. Fuzzy-ohjaustekniikkaa on sovellettu hyvin AC-servomoottorijärjestelmän virran säätimen ja nopeuden säätimen suunnittelussa. Korkean dynaamisia vaatimuksia sisältävässä servojärjestelmässä tekniikkaa on kuitenkin edelleen parannettava.
(7) Neuraaliverkon ohjaus
Neuroverkon tutkimus alkoi 1940-luvun alussa. 1980-luvulla hermoverkon teoria teki läpimurron ja siitä tuli tärkeä osa älykäs ohjaus.
Neuraaliverkko viittaa tietojenkäsittelyjärjestelmään, joka simuloi ihmisen kallon hermojen rakennetta ja toimintaa suunnittelutekniikoilla. Neuraaliverkon ohjaus upottaa laskentatoiminnon fyysiseen verkkoon. Laskentaprosessissa jokaisella perusoperaatiolla on vastaava yhteys siihen. Neuraalisen verkon malli simuloi ihmisen aivojen hermosolujen aktiivisuusprosessia, mukaan lukien informaation käsittely, käsittely ja tallennus. Kukin neuroni tallentaa osan eri informaation sisällöstä, ja jotkut neuronivahingot ja informaation tuhoutuminen johtavat vain verkon osittaiseen heikkenemiseen. Neuraaliverkossa on etuja tiedonjakelun varastoinnista, rinnakkaiskäsittelystä, epälineaarisesta lähentämisestä, itsensä oppimisesta ja itsensä organisoinnista. Se voi täysin arvioida mielivaltaisesti monimutkaisia epälineaarisia järjestelmiä ja voi oppia ja sopeutua vakavasti epävarmojen järjestelmien dynaamisiin ominaisuuksiin. Kestävyys, jolla on kyky simuloida ihmiskuvan ajattelua, soveltuu sellaisten järjestelmien käsittelemiseen, joita on vaikea kuvata malleilla tai säännöillä. Viime vuosina ihmiset ovat alkaneet yrittää soveltaa hermoverkko-ohjaustekniikkaa (tai tekoälyä ai) AC-moottorikäyttöjärjestelmiin ongelmien ratkaisemiseksi, joita on vaikea ratkaista perinteisillä menetelmillä. Ai-säätöjärjestelmän käytössä on hyvät äänenvaimennusominaisuudet, vikatoleranssi ja skaalautuvuus, ja se on vankka parametreille. Se on tulevaisuuden moottorinohjausteknologian tärkeä kehityssuunta.
Tehokas AC-servoohjausteknologian kehityssuuntaus
Pysyvän magneetin synkronimoottoriin perustuva servosysteemi on servo-ohjauksen kehityssuunta. Vaikka AC-palvelinohjauksen toteuttamiseksi on monia menetelmiä, on edelleen ongelmia, kuten järjestelmän alhainen tarkkuus, huono luotettavuus ja alhainen nopeus.
Riippumatta siitä, onko kyseessä perinteinen valvontastrategia, moderni ohjausstrategia tai älykäs ohjausstrategia, jokaisella ohjausstrategialla on etunsa, mutta samalla on joitakin ongelmia. On yksinkertaista saada ihanteellinen ohjausvaikutus yhdestä ohjausstrategiasta. Korkean suorituskyvyn AC-servo-ohjausteknologian kehittämissuunta on tulevaisuudessa selvittää, miten suodattaa ja yhdistää erilaisia ohjausstrategioita, jotta parannetaan paremmin servojärjestelmän suorituskykyä. Tällä hetkellä komposiittivalvontastrategialla on pääasiassa kaksi muotoa: yksi on ottaa käyttöön uusi kontrollistrategia, joka perustuu klassiseen pid-ohjausstrategiaan, kuten sumea pid-ohjaus, hermoverkon pid-ohjaus, asiantuntija pid -ohjaus jne .; toiseksi, ota käyttöön kaksi tai useampia uudentyyppisiä ohjausstrategioita, kuten sumea neuraaliverkon ohjaus, adaptiivinen sumea ohjaus, sumea suora vääntömomentin säätö, adaptiivinen sumea ohjaus, suora vääntömomentin liukumoduulin säätö jne. Eri strategiat täydentävät toisiaan parantamaan edelleen AC-nopeudenvalvontajärjestelmän suorituskyky ja samalla myös vahvempi kestävyys. Komposiittiohjausstrategiasta on tullut nykyisen tutkimuksen painopiste ja merkittävä suuntaus tulevassa kehityksessä.
johtopäätös
Esimerkiksi kestomagneettisynkronimoottorijärjestelmää kuvataan perinteisen ohjausstrategian, nykyaikaisen ohjausstrategian ja älykkään ohjausstrategian perusperiaatteet, edut ja haitat AC-servomoottorijärjestelmässä erikseen, ja korkean suorituskyvyn AC-servomoottorijärjestelmän ohjaustekniikka ennustetaan. Kehityskehitys osoittaa, että onko kyseessä perinteinen valvontastrategia, moderni ohjausstrategia tai älykäs ohjausstrategia, jokaisella ohjausstrategialla on etuja, mutta samalla on joitakin ongelmia. On yksinkertaista saada ihanteellinen ohjausvaikutus yhdestä ohjausstrategiasta. Korkean suorituskyvyn AC-servo-ohjausteknologian kehittämissuunta on tulevaisuudessa selvittää, miten suodattaa ja yhdistää erilaisia ohjausstrategioita, jotta parannetaan paremmin servojärjestelmän suorituskykyä.
