基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著電力電子器件、微處理器和電機(jī)控制理論的飛速發(fā)展，感應(yīng)電機(jī)在運(yùn)動(dòng)控制中得到了廣泛應(yīng)用，與此同時(shí)，人們對(duì)其性能要求也越來(lái)越高。一方面，由于感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)會(huì)受電機(jī)參數(shù)變化以及外部負(fù)載擾動(dòng)等因素的影響，單純采用傳統(tǒng)控制方法難以滿足高性能的控制要求，因此需要謀求新的控制策略以使系統(tǒng)對(duì)這類影響具有較好的魯棒性。另一方面，在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的高性能感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，速度傳感器的安裝給系統(tǒng)帶來(lái)了一些不利的影響。研究無(wú)速度傳感器控制系

2、統(tǒng)并改善其性能，成為交流傳動(dòng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文考慮到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在非線性、復(fù)雜系統(tǒng)以及不確定系統(tǒng)的控制與辨識(shí)方面優(yōu)越的性能，將它分別與PI控制以及模型參考自適應(yīng)控制相結(jié)合，應(yīng)用到感應(yīng)電機(jī)有速度傳感器和無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)中，改善了系統(tǒng)的性能。主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴在有速度傳感器矢量控制系統(tǒng)中，為解決在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生較大變化等情況時(shí)，采用常規(guī)PI控制器難以獲得滿意的控制性能的問(wèn)題、減輕系統(tǒng)參數(shù)變化和外部負(fù)載擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影

3、響，本文根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和矢量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論分別與PI控制和模型參考自適應(yīng)控制相結(jié)合，組成了具有自適應(yīng)能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PI速度控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考補(bǔ)償控制器，實(shí)現(xiàn)了矢量控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)參數(shù)及負(fù)載轉(zhuǎn)矩等的自適應(yīng)控制。
　　 ⑵在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考補(bǔ)償控制器的具體應(yīng)用中，為提高網(wǎng)絡(luò)的映射能力和矢量控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，本文在控制器中采用三層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并用廣義PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)算法修正網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，采用這種算法在

4、一定程度上加快了網(wǎng)絡(luò)的收斂速度。
　　 ⑶在無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)中，探討了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PI控制器的磁鏈觀測(cè)方法、定子電阻在線辨識(shí)方法和轉(zhuǎn)速估算方法。在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)中，為保證矢量解耦控制的有效實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)行精確的磁場(chǎng)定向。在眾多磁通觀測(cè)方法中，轉(zhuǎn)子磁鏈的電壓模型和電流模型各有優(yōu)缺點(diǎn)且在很多方面具有互補(bǔ)性，因此很多方法利用電壓-電流組合模型進(jìn)行磁鏈觀測(cè)。本文在靜止坐標(biāo)系下，探討了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PI控制

5、器的電壓-電流組合模型閉環(huán)磁通觀測(cè)方法，通過(guò)電流模型對(duì)電壓模型的自適應(yīng)修正作用將二者結(jié)合起來(lái)完成轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)過(guò)程，解決了電壓模型觀測(cè)器的不穩(wěn)定問(wèn)題。
　　 ⑷在組合模型閉環(huán)磁鏈觀測(cè)器中，隨溫度變化的定子電阻變化會(huì)直接影響轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測(cè)效果，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)速的控制精度，破壞系統(tǒng)的性能。為此，本文探討了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PI控制器實(shí)現(xiàn)的定子電阻在線辨識(shí)方法，通過(guò)定子電阻在線辨識(shí)提高了轉(zhuǎn)速控制精度。在無(wú)速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的核心問(wèn)題——轉(zhuǎn)速估

6、算環(huán)節(jié)中，為改進(jìn)基于PI控制作用構(gòu)造轉(zhuǎn)速信號(hào)的系統(tǒng)的性能，本文探討了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PI控制器的轉(zhuǎn)速估算方法。該方法將定參數(shù)PI調(diào)節(jié)器的PI參數(shù)直接作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，在輸入偏差變化時(shí)，通過(guò)對(duì)權(quán)值PI參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整，加快了系統(tǒng)的收斂速度、減小了超調(diào)量和穩(wěn)定時(shí)間。
　　 ⑸在基于TMS320F2808的感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，進(jìn)行了有速度傳感器和無(wú)速度傳感器矢量控制實(shí)驗(yàn)。在有速度傳感器矢量控制實(shí)驗(yàn)中，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PI速度控