Strategi kontrol modern
Strategi kontrol drive motor servo AC tradisional sebagian besar digunakan dalam kondisi bahwa model objek yang dikontrol ditentukan, tidak berubah dan linier, dan kondisi operasi dan lingkungan operasi ditentukan konstan. Namun, model matematika dinamis dari motor sinkron magnet permanen AC adalah sistem multivariabel yang nonlinier, berpasangan kuat, dan bervariasi waktu. Dalam hal persyaratan kinerja tinggi, berbagai efek nonlinear, perubahan dalam struktur dan parameter objek, dan perubahan dalam lingkungan operasi harus dipertimbangkan. Dan faktor waktu yang bervariasi dan tidak pasti seperti gangguan lingkungan. Perkembangan dan penerapan teori kontrol modern sampai batas tertentu menutupi kekurangan teori kontrol klasik dengan sistem stokastik nonlinear yang bervariasi waktu.
(1) Kontrol torsi langsung
Teori kontrol torsi langsung adalah strategi kontrol motor AC berkinerja tinggi yang diusulkan oleh Profesor M. depenbrock dari Universitas Jerman di Ruhr dan cendekiawan Jepang i.takahash pada 1980-an. Strategi kontrol juga didasarkan pada matematika yang tepat dari objek yang dikendalikan. Model, tetapi tidak seperti kontrol vektor, menganalisis model matematika motor AC langsung di sistem koordinat stator tanpa transformasi koordinat kompleks. Orientasi bidang stator diadopsi, tidak ada arus decoupling yang diperlukan, dan hubungan torsi dan fluks secara langsung dikontrol oleh kontrol dua posisi 砰砰, yang menghindari penguraian arus stator menjadi komponen torsi dan eksitasi, dan secara langsung mengontrol keadaan switching dari inverter. Kontrol yang baik, dengan fokus pada respons torsi yang cepat untuk mencapai kinerja torsi dinamis yang tinggi. Orientasi bidang kontrol torsi langsung menggunakan hubungan fluks stator, yang tidak terpengaruh oleh parameter rotor. Selama resistansi stator diketahui, ia dapat diamati dan tidak sensitif terhadap parameter motorik.
Teknologi kontrol torsi langsung telah berhasil diterapkan di bidang kontrol inverter motor induksi, dan abb telah meluncurkan serangkaian produk. Namun, dalam aplikasi motor sinkron magnet permanen, masih ada beberapa masalah dalam kontrol torsi langsung. Kontrol torsi langsung menggunakan histeresis rantai magnetik, dan torsi motor berdenyut, yang secara langsung memengaruhi kehalusan motor yang bekerja. Kontrol torsi langsung perlu mengamati hubungan fluks dan torsi. Keakuratannya buruk pada kecepatan rendah, menghasilkan performa motor yang buruk dan rentang kecepatan motor kecil. Karena induktor stator kecil dari motor, dampak arus besar ketika motor mulai dan beban berubah, dan hubungan fluks dan riak torsi besar. Selain itu, karena posisi awal hubungan fluks tidak dapat diperkirakan ketika motor stasioner, motor sulit untuk memulai. Meskipun beberapa sarjana di dalam dan luar negeri telah mencoba dan meningkatkan strategi kontrol torsi langsung motor sinkron magnet permanen dalam beberapa tahun terakhir, skema kontrol ini sulit untuk memenuhi persyaratan teknologi penggerak servo AC.
(2) Kontrol struktur variabel mode geser
Kontrol struktur variabel termasuk dalam kategori kontrol nonlinear, dan nonlinearitasnya muncul sebagai diskontinuitas kontrol, yaitu, karakteristik switching yang mengubah "struktur" sistem. Mode geser kontrol struktur variabel tidak perlu tahu model matematika dari sistem. Hanya perlu memahami kisaran perkiraan parameter sistem dan perubahannya, sehingga kontrol struktur variabel memiliki keunggulan respons cepat, ketidakpekaan terhadap parameter dan perubahan gangguan, dan tidak perlu untuk identifikasi dan desain online. Dengan fungsi mengurangi urutan dan decoupling, ketika sistem memasuki keadaan mode geser, transfer status sistem tidak lagi dipengaruhi oleh perubahan parameter asli dan gangguan eksternal sistem, tetapi dipaksa untuk meluncur di dekat bidang saklar , dengan kemampuan adaptasi diri lengkap dan kekokohan, sehingga kontrol mode geser telah berhasil diterapkan dalam sistem servo motor sinkron magnet permanen. Namun, karena kontrol bang-bang, masalah berceloteh tak terelakkan disebabkan, dan masalah berceloteh merupakan kesulitan besar dalam aplikasi luas kontrol struktur variabel mode geser. Saat ini, dalam sistem motor servo AC, dengan mengubah struktur mode geser, seperti penggunaan struktur mode geser tingkat tinggi dan pemrosesan penyaringan, masalah obrolan yang disebabkan oleh kontrol struktur variabel mode geser diselesaikan hingga batas tertentu.
(3) Kontrol adaptif
Kontrol adaptif diusulkan oleh Golcl-well pada awal 1950-an. Ini menggabungkan kontrol umpan balik dengan teori identifikasi, dan mengusulkan pengaruh perubahan dalam karakteristik objek yang dikendalikan, pergeseran dan gangguan lingkungan pada sistem, atau ketika tidak ada banyak parameter dari proses yang dikendalikan atau parameter ini dalam operasi normal. Perubahan, terutama ketika ada variabel lambat, dioptimalkan dengan mencari indikator kinerja tertentu untuk menyelesaikan penyesuaian objek yang dikendalikan.
Metode adaptif yang saat ini diterapkan pada kontrol adalah model referensi adaptif, identifikasi parameter koreksi kontrol diri dan berbagai kontrol adaptif nonlinear yang baru dikembangkan. Referensi model sistem kontrol adaptif tidak memerlukan model matematika yang akurat dari objek kontrol dan tidak memerlukan identifikasi parameter. Masalah utama adalah merancang hukum penyesuaian parameter adaptif untuk memastikan stabilitas sistem sambil membuat sinyal kesalahan cenderung nol. Keuntungan utama adalah mudah diimplementasikan dan cepat. Namun, ada beberapa masalah dalam algoritma adaptif, seperti model matematika dan operasi rumit, yang menyulitkan sistem kontrol. Misalnya, identifikasi dan koreksi parameter memerlukan periode waktu tertentu. Untuk sistem dengan perubahan parameter yang lebih cepat, kinerja kontrol sangat dipengaruhi oleh kecepatan perhitungan sistem. Perangkat keras sistem aplikasi harus tinggi di drive servo AC, yang umumnya diimplementasikan oleh prosesor sinyal digital (DSP) 32-bit atau array gerbang yang dapat diprogram lapangan (FPGA).
(4) Kontrol linierisasi umpan balik nonlinear
Linearisasi umpan balik adalah metode desain kontrol nonlinier. Gagasan intinya adalah mengubah aljabar sistem nonlinier menjadi (semua atau sebagian) sistem linier sehingga keterampilan sistem linier dapat diterapkan. Perbedaan mendasar antara itu dan linierisasi biasa adalah bahwa linierisasi umpan balik tidak diperoleh dengan pendekatan linear dari sistem tetapi dengan transisi keadaan dan umpan balik. Dalam beberapa tahun terakhir, hasil penelitian teoritis dari sistem kontrol nonlinier menunjukkan bahwa umpan balik keadaan nonlinier dan transformasi koordinat yang tepat dapat digunakan untuk secara linierisasi sistem afflin nonlinier dalam kondisi tertentu, dan umpan balik keadaan ini dapat menjamin sistem kontrol. Stabilitas dan kualitas dinamis yang baik. Berdasarkan metode kontrol linierisasi umpan balik yang tepat, model kontrol linierisasi dari motor sinkron magnet permanen didirikan. Setelah kontrol linierisasi umpan balik, kontrol decoupling sumbu d dan q dapat direalisasikan, kinerja pelacakan saat ini baik, dan respons torsi cepat. Respons langkah kecepatan secara bertahap dapat konvergen ke nilai yang diberikan, tanpa perbedaan statis, overshoot kecil dan proses transisi pendek.
(5) Strategi kontrol cerdas
Strategi kontrol klasik atau modern bergantung pada model matematika motor dan tidak secara mendasar mengatasi masalah kontrol sistem yang kompleks dan tidak pasti. Strategi kontrol cerdas memiliki karakteristik non-linier dan dapat menyelesaikan sistem dengan objek kontrol yang lebih kompleks, lingkungan dan tugas. Kontrol cerdas menghilangkan ketergantungan pada model objek yang dikontrol, dan hanya mengontrol sesuai dengan efek yang sebenarnya. Dalam kontrol, ketidakpastian dan ketidakakuratan sistem dapat diselesaikan.
Strategi kontrol cerdas termasuk kontrol fuzzy, kontrol jaringan saraf, kontrol sistem pakar, dan kontrol yang kuat dan kontrol algoritma genetika. Strategi kontrol fuzzy dan kontrol jaringan saraf matang dalam penerapan sistem servo motor magnet sinkron permanen.
(6) Kontrol fuzzy
Kontrol fuzzy adalah sejenis kontrol numerik komputer berdasarkan pada agregasi fuzzy, variabel linguistik fuzzy, dan penalaran logika fuzzy. Kontrol fuzzy menyatukan matematika dan ketidakjelasan, dan menggunakan set fuzzy, variabel linguistik fuzzy dan penalaran fuzzy sebagai dasar teoretisnya, yaitu, menggunakan set fuzzy untuk menggambarkan ambiguitas dalam konsep yang digunakan oleh orang sehari-hari, dengan pengetahuan sebelumnya dan pengalaman ahli sebagai aturan kontrol , menggunakan simulasi mesin untuk mengendalikan sistem, secara realistis dapat meniru pengalaman kontrol dan metode kontrol fuzzy dari operator dan ahli yang terampil.
Penalaran fuzzy tidak tergantung pada model matematika yang akurat. Menurut input dan output data dari sistem aktual, sistem dapat dikontrol secara real time dengan mengacu pada pengalaman operasi operator lapangan. Oleh karena itu, sangat cocok untuk menyelesaikan masalah kontrol sistem nonlinier; Lengket yang baik dan kemampuan beradaptasi yang kuat, cocok untuk sistem yang bervariasi waktu dan waktu tunda. Namun, kemampuan belajar mandiri kontrol fuzzy tidak kuat, dan aturan kontrol desain tergantung pada pengalaman dan pengetahuan para ahli, yang dapat menyebabkan sistem menjadi tidak akurat. Cukup mengadopsi strategi kontrol fuzzy membutuhkan lebih banyak aturan kontrol, membutuhkan banyak pengalaman staf, dan presisi kontrol relatif rendah. Teknologi kontrol fuzzy telah diterapkan dengan baik dalam desain regulator arus sistem motor AC servo dan pengatur kecepatan. Namun, dalam sistem servo dengan persyaratan dinamis tinggi, teknologinya masih perlu ditingkatkan lebih lanjut.
(7) Kontrol jaringan saraf
Penelitian jaringan saraf dimulai pada awal 1940-an. Pada 1980-an, teori jaringan saraf membuat terobosan dan menjadi cabang penting dari kontrol cerdas.
Jaringan saraf mengacu pada sistem pemrosesan informasi yang mensimulasikan struktur dan fungsi saraf kranial manusia dengan teknik teknik. Kontrol jaringan saraf menanamkan fungsi perhitungan dalam jaringan fisik. Dalam proses perhitungan, setiap operasi dasar memiliki koneksi yang sesuai dengannya. Model jaringan saraf mensimulasikan proses aktivitas neuron otak manusia, termasuk pemrosesan, pemrosesan, dan penyimpanan informasi. Setiap neuron menyimpan bagian dari isi berbagai informasi, dan beberapa kerusakan neuron dan penghancuran informasi hanya menyebabkan melemahnya sebagian jaringan. Jaringan saraf memiliki keunggulan penyimpanan distribusi informasi, pemrosesan paralel, perkiraan nonlinear, kemampuan belajar mandiri dan kemampuan mengatur diri sendiri. Ini dapat sepenuhnya mendekati sistem nonlinier kompleks sewenang-wenang, dan dapat belajar dan beradaptasi dengan karakteristik dinamis dari sistem yang sangat tidak pasti. Robustness, dengan kemampuan untuk mensimulasikan pemikiran gambar manusia, cocok untuk berurusan dengan sistem yang sulit dijelaskan dengan model atau aturan. Dalam beberapa tahun terakhir, orang sudah mulai mencoba menerapkan teknologi kontrol jaringan saraf (atau kecerdasan buatan) ke sistem kontrol drive motor AC untuk memecahkan masalah yang sulit dipecahkan dengan metode tradisional. Penggunaan sistem penyesuaian ai memiliki karakteristik penekanan noise yang baik, toleransi kesalahan dan skalabilitas, dan kuat untuk parameter. Ini adalah arah pengembangan penting dari teknologi kontrol motor di masa depan.
Tren perkembangan teknologi kontrol servo AC berkinerja tinggi
Sistem servo berdasarkan motor sinkron magnet permanen adalah arah pengembangan kontrol servo. Meskipun ada banyak metode untuk menerapkan kontrol servo AC, masih ada masalah seperti akurasi sistem yang rendah, keandalan yang buruk, dan kinerja kecepatan rendah.
Apakah itu strategi kontrol tradisional, strategi kontrol modern, atau strategi kontrol cerdas, masing-masing strategi kontrol memiliki kelebihan, tetapi pada saat yang sama ada beberapa masalah. Sulit untuk mendapatkan efek kontrol ideal dari strategi kontrol tunggal. Ini adalah arah pengembangan teknologi kontrol servo AC berkinerja tinggi di masa depan untuk mengeksplorasi cara menyusup dan menambah berbagai strategi kontrol untuk meningkatkan kinerja kontrol sistem servo dengan lebih baik. Saat ini, strategi kontrol komposit terutama memiliki dua bentuk: satu adalah untuk mengadopsi strategi kontrol baru berdasarkan strategi kontrol pid klasik, seperti kontrol pid fuzzy, kontrol pid jaringan saraf, kontrol pid ahli, dll .; kedua, mengadopsi dua atau lebih jenis kontrol baru. Strategi seperti kontrol jaringan saraf fuzzy, kontrol fuzzy adaptif, kontrol torsi langsung fuzzy, kontrol fuzzy adaptif, kontrol geser variabel mode torsi langsung, kontrol struktur variabel, dll. Berbagai strategi saling melengkapi untuk meningkatkan lebih lanjut kinerja sistem kontrol kecepatan AC, dan pada saat yang sama memiliki ketahanan yang lebih kuat. Strategi kontrol komposit telah menjadi fokus penelitian saat ini dan tren utama dalam pengembangan masa depan.
Kesimpulan
Mengambil sistem motor sinkron magnet permanen sebagai contoh, prinsip-prinsip dasar, keuntungan dan kerugian dari strategi kontrol tradisional, strategi kontrol modern dan strategi kontrol cerdas dalam sistem motor servo AC dijelaskan secara terpisah, dan teknologi kontrol sistem motor servo AC kinerja tinggi diprediksi. Tren perkembangan menunjukkan bahwa apakah itu strategi kontrol tradisional, strategi kontrol modern, atau strategi kontrol cerdas, masing-masing strategi kontrol memiliki kelebihan, tetapi pada saat yang sama ada beberapa masalah. Sulit untuk mendapatkan efek kontrol ideal dari strategi kontrol tunggal. Ini adalah arah pengembangan teknologi kontrol servo AC berkinerja tinggi di masa depan untuk mengeksplorasi cara menyusup dan menambah berbagai strategi kontrol untuk meningkatkan kinerja kontrol sistem servo dengan lebih baik.
