Модерна стратегија управљања
Традиционална стратегија управљања серво моторним погоном се углавном користи под условом да се одреди модел контролисаног објекта, да се не мења и да је линеаран, а да су услови рада и радно окружење константни. Међутим, динамички математички модел синхроног мотора АЦ са сталним магнетом је нелинеарни, снажно повезани, променљиви систем који варира у времену. У случају високих перформанси, морају се узети у обзир различити нелинеарни ефекти, промене у структури и параметрима објекта, као и промене у радном окружењу. И временски промјењиви и неизвјесни фактори као што су поремећаји околиша. Развој и примена модерне теорије управљања донекле надокнађује недостатке класичне теорије контроле у временски променљивом нелинеарном стохастичком систему.
(1) Директна контрола обртног момента
Теорија директног управљања обртним моментом је стратегија управљања АЦ мотором високих перформанси коју су предложили професор М. депенброцк из немачког универзитета Рухр и јапански учењак и.такахасх 1980-их. Стратегија контроле се такође заснива на прецизној математици контролисаног објекта. Модел, али за разлику од векторске контроле, анализира математички модел АЦ мотора директно у координатном систему статора без комплексних координатних трансформација. Усвојена је оријентација поља статора, није потребна струја раздвајања, а закретни момент и тока се директно контролишу дво-позиционом контролом, чиме се избегава разлагање струје статора у компоненте обртног момента и побуде, и директно контролише стање укључивања претварача. Добра контрола, фокусирајући се на брз одзив момента како би се постигла висока динамичка снага обртног момента. Оријентација директног контролног поља обртног момента користи статорско повезивање тока, на које не утичу параметри ротора. Све док је отпор статора познат, може се посматрати и није осетљив на параметре мотора.
Технологија директног управљања обртним моментом се успешно примењује у области контроле инвертера индукционог мотора, а абб је лансирао серију производа. Међутим, у примени синхроног мотора са перманентним магнетима, још увек постоје проблеми у директној контроли обртног момента. Директна контрола обртног момента користи хистерезу магнетног ланца, а обртни момент мотора пулсира, што директно утиче на глаткоћу рада мотора. Директна контрола обртног момента треба да прати полазну везу и момент. Тачност је лоша при малим брзинама, што резултира лошим перформансама мотора и малим бројем окретаја мотора. Због мале индуктивности статора мотора, струјни удар је велик када се мотор покрене, а оптерећење се промијени, а везивање флукса и валовитост момента су велики. Поред тога, пошто се почетна позиција везивања флукса не може проценити када је мотор непомичан, мотор је тешко покренути. Иако су неки научници у земљи и иностранству покушавали и побољшали стратегију директног управљања обртним моментом синхроног мотора са перманентним магнетима у последњих неколико година, ова контролна шема је тешко задовољити захтјеве технологије АЦ серво погона.
(2) Контрола променљиве структуре клизног режима
Контрола променљиве структуре припада категорији нелинеарне контроле, а њена нелинеарност се појављује као дисконтинуитет контроле, тј. Комутациона карактеристика која мења "структуру" система. Контрола променљиве структуре клизног режима не мора да познаје математички модел система. Потребно је само разумјети приближан распон системских параметара и њихових промјена, тако да контрола варијабилне структуре има предности брзог одзива, неосјетљивости на параметре и промјене сметњи, те нема потребе за онлине идентификацију и дизајн. Са функцијом смањења реда и раздвајања, када систем улази у стање клизног режима, пренос стања система више није под утицајем првобитних промена параметара и спољашњих поремећаја система, већ је присиљен да се помера у близини скретнице. , са потпуном самоприлагодљивошћу и робусношћу, тако да је управљање клизним режимом успешно примењено у серво систему са синхроним моторима са перманентним магнетима. Међутим, због банг-банг контроле, проблем брбљања је неминовно изазван, а проблем брбљања је главна потешкоћа у широкој примени контроле променљиве структуре клизног режима. Тренутно, у АЦ серво моторном систему, променом структуре клизног режима, као што је употреба структуре клизног режима високог реда и процесом филтрирања, проблем клепања изазван контролом промењиве структуре клизног режима је донекле решен.
(3) Адаптивна контрола
Адаптивну контролу је предложио Голцл-велл у раним 1950-им. Комбинује контролу повратне спреге са теоријом идентификације и предлаже утицај промена карактеристика контролисаног објекта, заношења и поремећаја животне средине на систем, или када нема много параметара контролисаног процеса или су ти параметри у нормалном раду. Промене, посебно када постоје спорије варијабле, оптимизују се тражењем одређених индикатора перформанси да би се довршило прилагођавање контролисаног објекта.
Адаптивне методе које се тренутно примјењују за контролу су модел референтне адаптивне, самокоректне контроле идентификације параметара и разне ново развијене нелинеарне адаптивне контроле. Модел референтног адаптивног система управљања не захтева прецизан математички модел контролног објекта и не захтева идентификацију параметара. Кључни проблем је да се осмисли закон о прилагодљивом прилагођавању параметара како би се осигурала стабилност система, док се сигнал грешке приближава нули. Главна предност је у томе што је једноставна за имплементацију и брза. Међутим, постоје неки проблеми у адаптивном алгоритму, као што су математички модел и гломазан рад, који компликују систем управљања. На пример, идентификација и корекција параметара узимају одређени временски период. За системе са бржом променом параметара, на контролу перформанси увелико утиче брзина израчунавања система. Хардвер апликационог система мора бити висок у АЦ серво погону, који се генерално имплементира помоћу 32-битног дигиталног процесора сигнала (ДСП) или поља програмабилног поља (фпга).
(4) Нелинеарна контрола линеаризације повратне спреге
Линеаризација повратне спреге је метода нелинеарне контроле дизајна. Основна идеја је да се нелинеарна системска алгебра претвори у (све или део) линеарни систем тако да се могу применити вештине линеарног система. Основна разлика између ње и обичне линеаризације је у томе што линеаризација апроксимације није добијена линеарном апроксимацијом система већ транзицијом стања и повратном спрегом. Последњих година, резултати теоретских истраживања нелинеарних контролних система показују да се нелинеарна повратна спрега стања и одговарајућа трансформација координата могу користити за прецизну линеаризацију једног афинистичког нелинеарног система под одређеним условима, а та повратна спрега стања може гарантовати систем контроле. Стабилност и добар динамички квалитет. На основу прецизне методе контроле линеаризације повратне спреге, успоставља се линеаризовани модел контроле синхроног мотора са перманентним магнетом. Након контроле линеаризације повратне спреге, може се реализовати контрола раздвајања д и к оса, тренутни учинак праћења је добар, а одговор момента је брз. Реакција на брзину може постепено да се приближи датој вредности, без статичке разлике, малог прекорачења и кратког процеса транзиције.
(5) Интелигентна стратегија контроле
Класичне или модерне стратегије управљања ослањају се на математички модел мотора и не рјешавају темељно проблеме контроле сложених и неизвјесних система. Стратегија интелигентне контроле има нелинеарне карактеристике и може решавати системе са сложенијим објектима контроле, окружењима и задацима. Интелигентна контрола ослобађа зависности од модела контролисаног објекта и контролише само према стварном ефекту. У контроли се може решити несигурност и нетачност система.
Интелигентне стратегије управљања укључују фуззи контролу, контролу неуронске мреже, контролу експертног система и робусну контролу и контролу генетског алгоритма. Стратегије управљања неизразитом контролом и неуронском мрежом су зреле у примени серво система са синхроним моторима са перманентним магнетима.
(6) Фуззи цонтрол
Фуззи цонтрол је врста рачунарске нумеричке контроле која се заснива на фази агрегацији, фуззи лингвистичким варијаблама и расуђивању фуззи логике. Фуззи цонтрол обједињује математику и фузи, и користи фуззи скупове, фуззи лингвистичке варијабле и фуззи расуђивање као своју теоријску основу, то јест, користећи фуззи скупове да опише нејасноће у концептима које људи свакодневно користе, са претходним знањем и стручним искуством као правила контроле , користећи симулацију машине за управљање системом, могу реално имитирати искуство контроле и методу нејасне контроле вјештих оператора и стручњака.
Фуззи расуђивање не зависи од тачних математичких модела. Према улазним и излазним подацима стварног система, систем се може контролирати у реалном времену с обзиром на радно искуство оператера на терену. Стога је погодан за рјешавање управљачких проблема нелинеарних система; Добра лепљивост и јака адаптабилност, погодна за системе са временским и временским кашњењем. Међутим, способност самоучења нејасне контроле није јака, а правила контроле дизајна зависе од искуства и стручног знања, што може довести до нетачности система. Једноставно усвајање стратегије неизразитог управљања захтијева више правила контроле, захтијева пуно искуства особља, а прецизност контроле је релативно ниска. Технологија неизразитог управљања је добро примењена у дизајну регулатора струје и регулатора брзине струје серво мотора. Међутим, у серво систему са високим динамичким захтевима, технологија још треба да се побољша.
(7) Контрола неуронске мреже
Истраживање неуронске мреже почело је почетком 1940-их. Током 1980-их, теорија неуронских мрежа је направила пробој и постала важна грана интелигентне контроле.
Неуронска мрежа се односи на систем обраде информација који симулира структуру и функцију људских кранијалних нерава инжењерским техникама. Контрола неуронске мреже уграђује функцију прорачуна у физичку мрежу. У процесу израчунавања, свака основна операција има одговарајућу везу с њом. Модел неуронске мреже симулира процес активности неурона људског мозга, укључујући обраду, обраду и складиштење информација. Сваки неурон спрема дио садржаја различитих информација, а нека оштећења неурона и уништавање информација само доводе до дјеломичног слабљења мреже. Неурална мрежа има предности похране дистрибуције информација, паралелне обраде, нелинеарне апроксимације, способности само-учења и самоорганизације. Може потпуно апроксимирати произвољно сложене нелинеарне системе, и може научити и прилагодити се динамичким карактеристикама веома несигурних система. Робустност, са способношћу да симулира размишљање о људској слици, погодна је за рад са системима које је тешко описати са моделима или правилима. Последњих година, људи су почели да покушавају да примене технологију контроле неуронских мрежа (или вештачку интелигенцију аи) на контролне системе АЦ погона за решавање проблема које је тешко решити традиционалним методама. Употреба система за подешавање аи има добре карактеристике сузбијања буке, толеранцију кварова и скалабилност, и робустан је према параметрима. То је важан развојни правац будуће технологије управљања мотором.
Тренд развоја АЦ технологије серво контроле високих перформанси
Серво систем на бази синхроног мотора са перманентним магнетима је развојни правац серво контроле. Иако постоје многе методе за имплементацију АЦ серво контроле, још увијек постоје проблеми као што су ниска прецизност система, лоша поузданост и перформансе при малим брзинама.
Било да се ради о традиционалној стратегији контроле, модерној стратегији контроле или стратегији интелигентне контроле, свака стратегија контроле има своје предности, али истовремено постоје и неки проблеми. Тешко је добити идеалан контролни ефекат из једне стратегије контроле. То је развојни правац високоучинковите АЦ серво контроле технологије у будућности да истражи како се инфилтрирати и сложити различите стратегије контроле како би се боље побољшала контрола перформанси серво система. Тренутно, композитна стратегија контроле углавном има две форме: једна је да усвоји нову стратегију контроле засновану на класичној стратегији пид контроле, као што је фуззи пид контрола, пид контрола неуронских мрежа, експертска пид контрола, итд .; друго, усвојити два или више нових типова стратегија управљања, као што су контрола нејасних неуронских мрежа, адаптивна фуззи контрола, контрола директног момента фуззи, адаптивна фуззи контрола, контрола варијабилних структура директног клизног момента, итд. перформансе система за контролу брзине наизменичне струје, а истовремено имају јачу робусност. Стратегија композитне контроле постала је фокус актуелних истраживања и главни тренд у будућем развоју.
Закључак
Примјером синхроног моторног система са перманентним магнетима, описани су основни принципи, предности и недостаци традиционалне стратегије управљања, модерна стратегија управљања и интелигентна стратегија управљања у АЦ серво моторном систему, као и технологија управљања серво моторима високих перформанси се предвиђа. Тренд развоја указује на то да ли је то традиционална стратегија контроле, модерна стратегија контроле или стратегија интелигентне контроле, свака стратегија контроле има своје предности, али истовремено постоје и неки проблеми. Тешко је добити идеалан контролни ефекат из једне стратегије контроле. То је развојни правац високоучинковите АЦ серво контроле технологије у будућности да истражи како се инфилтрирати и сложити различите стратегије контроле како би се боље побољшала контрола перформанси серво система.
