אסטרטגיית בקרה מודרנית

אסטרטגיית בקרה מודרנית

האסטרטגיה המסורתית של בקרת מנוע AC AC משמשת בעיקר במצב שבו מודל האובייקט הנשלט נקבע, אינו משתנה והוא ליניארי, ותנאי ההפעלה וסביבת ההפעלה נקבעים להיות קבועים. עם זאת, המודל המתמטי הדינמי של מנוע סינכרוני מגנטי קבוע של AC הוא מערכת רב-משתנית לא לינארית, מצמידה מאוד, המשתנה בזמן. במקרה של דרישות ביצועים גבוהים, יש לשקול השפעות לא ליניאריות שונות, שינויים במבנה ובפרמטרים של האובייקט, ושינויים בסביבה התפעולית. ו משתנים זמן גורמים לא ודאות כגון הפרעות סביבתיות. פיתוח ויישום של תיאוריית השליטה המודרנית במידה מסוימת לפצות על החסרונות של התיאוריה הקלאסית מלאה על הזמן משתנה מערכת לינארית סטוכסטי.

(1) בקרת מומנט ישירה

תיאוריית בקרת המומנט הישירה היא אסטרטגיית בקרת מנוע בעלת ביצועים גבוהים המוצעת על ידי פרופ 'מ. דנברוק מהאוניברסיטה הגרמנית של הרוהר והחוקר היפני itakahash בשנות השמונים. אסטרטגיית הבקרה מבוססת גם על המתמטיקה המדויקת של האובייקט הנשלט. המודל, אך בניגוד לבקרה וקטורית, מנתח את המודל המתמטי של מנוע AC ישירות במערכת קואורדינטות סטאטור ללא שינויים קואורדינטות מורכבות. כיוון כיוון השדה הוא אימץ, לא נדרש זרם decoupling, ואת הצמד מומנט השטף נשלטים ישירות על ידי שליטה שני מיקום,, אשר נמנע הפירוק הנוכחי stator לתוך מומנט מומנט ורכיבים עירור, ומפקח ישירות על מצב המיתוג של את מהפך. שליטה טובה, תוך התמקדות בתגובה המהירה של מומנט כדי להשיג ביצועים דינמיים גבוהים של מומנט. כיוון כיוון השלט המנטלי הישיר משתמש בקישור השטף, שאינו מושפע מהפרמטרים של הרוטור. כל עוד התנגדות stator ידוע, זה יכול להיות שנצפה ולא רגיש הפרמטרים המנוע.

מומנט שליטה ישירה הטכנולוגיה יושמה בהצלחה בתחום של מנוע מהונדס אינדוקציה שליטה, ABB השיקה סדרה של מוצרים. עם זאת, ביישום קבוע מגנט מנוע סינכרוני, יש עדיין כמה בעיות שליטה מומנט ישיר. בקרת מומנט ישיר משתמש hysteresis של שרשרת מגנטית, ואת מומנט המנוע הוא פועם, אשר משפיע ישירות על החלקות של המנוע פועל. שליטה ישירה מומנט צריך לראות את הצמדה השטף מומנט. הדיוק הוא ירוד במהירויות נמוכות, וכתוצאה מכך ביצועים פועל גרוע המנוע טווח מנוע קטן. עקב ההשראות הקטנות של המנוע, ההשפעה הנוכחית גדולה כאשר המנוע מתחיל והעומס משתנה, והצמדת השטף וגלי המומנט גדולים. בנוסף, מאז המיקום הראשוני של הצמדה השטף לא ניתן להעריך כאשר המנוע הוא נייח, המנוע קשה להתחיל. למרות כמה חוקרים בבית ומחוץ לבית כבר מנסה לשפר את השליטה ישירה מומנט אסטרטגיה קבועה של מגנט מנוע סינכרוני בשנים האחרונות, זו מערכת שליטה קשה לעמוד בדרישות של טכנולוגיית AC סרוו הכונן.

(2) הזזה מצב משתנה מבנה מבנה

בקרת המבנה המשתנה שייכת לקטגוריה של בקרה לא ליניארית, וחוסר הליניאריות שלה מופיע כחוסר רציפות של שליטה, דהיינו, מאפיין מיתוג שמשנה את "המבנה" של המערכת. הזזה משתנה מבנה מבנה משתנה לא צריך לדעת את המודל המתמטי של המערכת. זה רק צריך להבין את הטווח המשוער של הפרמטרים של המערכת ואת השינויים שלהם, כך שליטה מבנה משתנה יש את היתרונות של תגובה מהירה, חוסר רגישות הפרמטרים ושינויים הפרעה, ואין צורך זיהוי מקוון ועיצוב. עם הפונקציה של צמצום הסדר ו decoupling, כאשר המערכת מזין את מצב מצב החלקה, את העברת מצב המערכת אינו מושפע עוד על ידי השינויים הפרמטר המקורי הפרעות חיצוניות של המערכת, אבל הוא נאלץ להחליק ליד המטוס מתג , עם עצמי הסתגלות מלאה וחוסן, כך החלקה מצב שליטה הוחל בהצלחה קבוע מגנט סינכרוני מנוע servo המערכת. עם זאת, בשל המפץ המפץ שליטה, הבעיה פטפטת נגרמת בהכרח, ואת הבעיה פטפטת הוא קושי גדול ביישום נרחב של הזזה מצב משתנה מבנה המבנה. נכון לעכשיו, במערכת מנוע AC AC, על ידי שינוי מבנה מצב הזזה, כגון שימוש במבנה גבוה הזזה מצב הזזה ועיבוד סינון, הבעיה המפטפטת הנגרמת על ידי בקרת מבנה משתנה מצב הזזה נפתרת במידה מסוימת.

(3) שליטה מסתגלת

שליטה מסתגלת הוצעה על ידי גולקל - גם בשנות החמישים המוקדמות. הוא משלב בקרת משוב עם תיאוריית הזיהוי, ומציע את השפעת השינויים במאפיינים של האובייקט הנשלט, הסחיפה והפרעות סביבתיות על המערכת, או כאשר אין פרמטרים רבים של תהליך מבוקר או פרמטרים אלה הם בפעולה רגילה. שינויים, במיוחד כאשר יש משתנים איטיים, ממוטבים על ידי מחפשי ביצועים מסוימים כדי להשלים את ההתאמה של האובייקט הנשלט.

שיטות הסתגלות מוחל כרגע לשלוט הן מודל התייחסות הסתגלות, זיהוי פרמטר תיקון עצמי תיקון שונים שפותחו לאחרונה שליטה לא ליניארית אדפטיבית. מערכת בקרת ההסתגלות של המודל אינה דורשת מודל מתמטי מדויק של אובייקט הבקרה ואינה דורשת זיהוי פרמטרים. הבעיה העיקרית היא לעצב חוק הסתגלות פרמטרים אדפטיבית כדי להבטיח את היציבות של המערכת תוך קבלת אות השגיאה נוטים לאפס. היתרון העיקרי הוא כי קל ליישם ומהר. עם זאת, יש כמה בעיות באלגוריתם הסתגלות, כגון המודל המתמטי ואת הפעולה מסובך, אשר מסבך את מערכת הבקרה. לדוגמה, זיהוי פרמטר ותיקונים לוקחים פרק זמן. עבור מערכות עם שינויים בפרמטרים מהירים יותר, ביצועי השליטה מושפעים מאוד מהמהירות של חישוב המערכת. חומרת מערכת היישומים צריכה להיות גבוהה בכונן AC servo, אשר מיושמת בדרך כלל על ידי מעבד אותות דיגיטלי של 32 סיביות (DSP) או מערך שער לתכנות שדה (fpga).

(4) בקרת ליניארי משוב לא לינארית

משוב ליניאריזציה היא שיטת תכנון בקרה לא לינארית. הרעיון המרכזי הוא להמיר מערכת אלגברית אלגברה לתוך (כל או חלק) מערכת ליניארית, כך מיומנויות של מערכת ליניארית ניתן ליישם. ההבדל הבסיסי בינה לבין ליניאריזציה רגילה הוא כי לינאריזציה משוב אינו מתקבל על ידי קירוב ליניארי של המערכת, אלא על ידי המעבר המדינה משוב. בשנים האחרונות, תוצאות המחקר התיאורטי של מערכות בקרה לא לינאריות מראות כי משוב מצב לא ליניארי ושינוי קואורדינטות מתאים יכולים לשמש באופן ליניארי מדויק של מערכת ליניארית אפין בתנאים מסוימים, ומשוב זה יכול להבטיח את מערכת הבקרה. יציבות ואיכות דינמית טובה. בהתבסס על שיטת בקרת הלינאריזציה המשובשת המדויקת, נקבע מודל הבקרה הלינארי של המנוע הסינכרוני המגנטי הקבוע. לאחר הבקרה ליניארי משוב, שליטה decoupling של D ו q צירים ניתן להתממש, הביצועים המעקב הנוכחי הוא טוב, ואת התגובה מומנט הוא מהיר. תגובת צעד המהירות יכולה להתכנס בהדרגה לערך נתון, ללא הבדל סטטי, עלייה קטנה ותהליך מעבר קצר.

(5) אסטרטגיה שליטה חכמה

אסטרטגיות בקרה קלאסיות או מודרניות מסתמכות על המודל המתמטי של המנוע ואינן מתמודדות באופן יסודי עם בעיות הבקרה של מערכות מורכבות ובלתי ודאיות. אסטרטגיית הבקרה החכמה כוללת מאפיינים לא ליניאריים ויכולה לפתור מערכות עם אובייקטים מורכבים יותר, סביבות ומשימות. שליטה נבונה מסלקת את התלות במודל האובייקט הנשלט, ורק שולטת על פי ההשפעה בפועל. בשליטה, ניתן לפתור את חוסר הוודאות ואת אי הדיוק של המערכת.

אסטרטגיות בקרה חכמה כוללות שליטה מטושטשת, בקרת רשת עצבית, בקרת מערכת מומחים, בקרת בקרה ושליטה אלגוריתמית גנטית. שליטה מטושטשת וניהול אסטרטגיות רשת עצבית הם בוגרת ביישום קבוע של מגנט מנוע סינכרוני מערכת סרוו.

(6) שליטה מטושטשת

שליטה מטושטשת היא סוג של מחשב שליטה נומרית המבוססת על צבירה מטושטשת, משתנים לשוניים מטושטשים והגיון לוגי מטושטשת. שליטה מטושטשת מאחד מתמטיקה ו fuzziness, ומשתמש מטושטשת סטים, משתנים לשוניים מטושטשת חשיבה מטושטשת כמו הבסיס התיאורטי שלה, כלומר, באמצעות ערכות מטושטשת לתאר את העמימות במושגים בשימוש על ידי אנשים כל יום, עם ידע מוקדם וניסיון מומחה כמו כללים בקרה , באמצעות סימולציה מכונה כדי לשלוט על המערכת, יכול לחקות באופן מציאותי את חוויית הבקרה ואת שיטת שליטה מטושטשת של מפעילי מיומנים ומומחים.

חשיבה מטושטשת אינה תלויה במודלים מתמטיים מדויקים. על פי נתוני הקלט והפלט של המערכת בפועל, ניתן לשלוט על המערכת בזמן אמת תוך התייחסות לניסיון התפעולי של מפעילי השטח. לכן, הוא מתאים לפתרון בעיות הבקרה של מערכות לא לינאריות; דביקות טובה ויכולת הסתגלות חזקה, המתאימים למערכות המשתנות בזמן ולזמן. עם זאת, יכולת שליטה עצמית מטושטשת אינה חזקה, וכללי בקרת התכנון תלויים בניסיונם ובידע המומחה שלהם, אשר עלולים לגרום למערכת להיות לא מדויקת. פשוט אימוץ אסטרטגיית הבקרה מטושטשת דורש כללי שליטה יותר, דורש הרבה ניסיון של הצוות, ואת דיוק השליטה היא נמוכה יחסית. טכנולוגיית השליטה מטושטשת יושם גם בתכנון של מערכת מנוע סרוו AC הנוכחי הרגולטור הרגולטור מהירות. עם זאת, במערכת סרוו עם דרישות דינמיות גבוהות, הטכנולוגיה עדיין צריך להיות שיפור נוסף.

(7) בקרת רשת עצבית

המחקר של רשת עצבית התחיל בתחילת 1940s. בשנות השמונים, תיאוריית הרשתות העצביות עשתה פריצת דרך והפכה לסניף חשוב של שליטה אינטליגנטית.

רשת עצבית מתייחסת למערכת עיבוד מידע המדמה את המבנה והתפקוד של עצבי גולגולתי אנושיים על ידי טכניקות הנדסיות. בקרת הרשת העצבית מטביעה את פונקציית החישוב ברשת הפיזית. בתהליך החישוב, לכל פעולה בסיסית יש קשר מקביל לה. מודל הרשת העצבית מדמה את תהליך הפעילות של נוירונים במוח האנושי, כולל עיבוד, עיבוד ואחסון של מידע. כל נוירון חנויות חלק התוכן של מגוון רחב של מידע, וכמה נזק נוירון הרס מידע רק להוביל היחלשות חלקית של הרשת. רשת העצבים יש את היתרונות של אחסון אחסון מידע, עיבוד מקבילי, קירוב לא לינארית, למידה עצמית ויכולת ארגון עצמי. זה יכול באופן מלא משוער מערכות לא לינאריות מורכבות באופן שרירותי, והוא יכול ללמוד ולהתאים את המאפיינים הדינמיים של מערכות לא ברור לחלוטין. החוסן, עם היכולת לדמות חשיבה של הדימוי האנושי, מתאים להתמודדות עם מערכות שקשה לתאר במודלים או בכללים. בשנים האחרונות, אנשים החלו לנסות ליישם את מערכת בקרת רשת עצבית (או אינטליגנציה מלאכותית ai) למערכות בקרת מנוע AC AC כדי לפתור בעיות שקשה לפתור בשיטות מסורתיות. השימוש במערכת ההתאמה Ai בעל מאפייני דיכוי רעש טובים, עמידות בפני תקלות ומדרגיות, והוא יציב לפרמטרים. זהו כיוון התפתחות חשוב של טכנולוגיית בקרת המנוע בעתיד.

ביצועים גבוהים AC סרוו שליטה הטכנולוגיה המגמה פיתוח

מערכת סרוו על בסיס קבוע מגנט מנוע סינכרוני הוא כיוון הפיתוח של שליטה סרוו. אמנם יש שיטות רבות ליישום בקרת סרוו AC, יש עדיין בעיות כגון דיוק מערכת נמוכה, אמינות ירודה, וביצועים במהירות נמוכה.

בין אם מדובר באסטרטגיית בקרה מסורתית, באסטרטגיית בקרה מודרנית, או באסטרטגיית בקרה חכמה, לכל אסטרטגיית בקרה יש יתרונות משלה, אך במקביל יש כמה בעיות. קשה להשיג את אפקט השליטה האידיאלי מאסטרטגיית בקרה אחת. זהו כיוון הפיתוח של ביצועים גבוהים AC סרוו שליטה הטכנולוגיה בעתיד לחקור כיצד לחדור מורכבת אסטרטגיות בקרה שונים כדי לשפר טוב יותר את ביצועי השליטה של מערכת סרוו. כיום, לאסטרטגיית הבקרה המורכבת יש בעיקר שתי צורות: האחת היא לאמץ אסטרטגיית בקרה חדשה המבוססת על האסטרטגיה הקלאסית של בקרת פיד, כגון בקרת פיד מטושטשת, בקרת פידל רשת עצבית, בקרת פיד מומחה וכו '; שנית, לאמץ שני סוגים חדשים או יותר של שליטה אסטרטגיות כגון שליטה רשת עצבית מטושטשת, שליטה מטושטשת אדפטיבית, שליטה מטושטשת ישירה מומנט, שליטה מטושטשת אדפטיבית, מומנט ישיר הזזה מצב משתנה מבנה המבנה, וכו 'אסטרטגיות שונות משלימים אחד את השני כדי לשפר עוד יותר את הביצועים של מערכת בקרת מהירות AC, ובו בזמן יש חוסן חזק יותר. אסטרטגיית הבקרה המורכבת הפכה למוקד המחקר הנוכחי ומגמה מרכזית בהתפתחות העתידית.

סיכום

אם ניקח את מנוע מגנט קבוע סינכרוני המערכת כדוגמה, את העקרונות הבסיסיים, היתרונות והחסרונות של אסטרטגיית הבקרה המסורתית, אסטרטגיית שליטה מודרנית ואסטרטגיה שליטה חכמה ב AC מערכת מנוע סרוו מתוארים בנפרד, ואת טכנולוגיית הבקרה של ביצועים גבוהים AC סרוו מערכת המנוע הוא ניבא. מגמת הפיתוח מציינת כי בין אם מדובר באסטרטגיית בקרה מסורתית, באסטרטגיית בקרה מודרנית, או באסטרטגיית בקרה חכמה, לכל אסטרטגיית בקרה יש יתרונות משלה, אך בה בעת קיימות מספר בעיות. קשה להשיג את אפקט השליטה האידיאלי מאסטרטגיית בקרה אחת. זהו כיוון הפיתוח של ביצועים גבוהים AC סרוו שליטה הטכנולוגיה בעתיד לחקור כיצד לחדור מורכבת אסטרטגיות בקרה שונים כדי לשפר טוב יותר את ביצועי השליטה של מערכת סרוו.