交流電機(jī)變頻調(diào)速同步系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制.pdf

1、多電機(jī)同步系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較普遍的電控系統(tǒng)。它的應(yīng)用領(lǐng)域包括了工業(yè)生產(chǎn)、軍事及航空的方方面面。高性能的同步協(xié)調(diào)控制可以大大提高紡織、冶金、機(jī)械、造紙等行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和成品率。因此迫切需要研究交流電機(jī)和多電機(jī)的高性能的控制。本文工作主要圍繞著交流電機(jī)反饋線性化控制、交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制、交流多電機(jī)變頻調(diào)速同步系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制、系統(tǒng)參數(shù)的辨識(shí)及實(shí)驗(yàn)研究等方面展開(kāi)。 1.電壓控制型交流電機(jī)可實(shí)現(xiàn)反

2、饋線性化解耦控制，但轉(zhuǎn)子電阻變化和負(fù)載擾動(dòng)對(duì)解耦控制影響很大。論文直接將負(fù)載轉(zhuǎn)矩作為一個(gè)擾動(dòng)輸入量，將轉(zhuǎn)子電阻的偏差作為另一個(gè)擾動(dòng)輸入，采用自適應(yīng)的策略對(duì)其參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)改進(jìn)其控制效果，減少參數(shù)變化的影響，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)反饋線性化解耦控制，采用該方法并通過(guò)選擇相關(guān)參數(shù)可降低控制算法的運(yùn)算量，易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)。 2.針對(duì)交流電機(jī)的復(fù)雜性和變頻調(diào)速的要求，論文提出了交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)α階逆系統(tǒng)的控制方法。根據(jù)恒壓頻比控制的要求，論

3、文給出了恒壓頻比交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行可逆性分析，得出了系統(tǒng)的可逆性不受帶補(bǔ)償和不帶補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比運(yùn)行方式的影響。結(jié)合磁場(chǎng)定向的特點(diǎn)，導(dǎo)出了磁場(chǎng)定向運(yùn)行方式的交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了可逆性分析，證明該系統(tǒng)可逆。把變頻器和交流電機(jī)看成一個(gè)整體，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)α階逆系統(tǒng)的方法可以使恒壓頻比和矢量控制交流電機(jī)變頻器系統(tǒng)復(fù)合成偽線性系統(tǒng)。仿真結(jié)果證明了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)α階逆系統(tǒng)的方法可以獲得較好的運(yùn)行性

4、能，為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)α階逆系統(tǒng)在工程應(yīng)用的推廣，打下了良好的基礎(chǔ)，也為高性能交流電機(jī)變頻器系統(tǒng)的控制提供了一條新途徑。 3.論文提出了兩電機(jī)變頻調(diào)速同步系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制方法，針對(duì)恒壓頻比和張力控制的特點(diǎn)，論文給出了恒壓頻比運(yùn)行模式下兩電機(jī)變頻調(diào)速同步系統(tǒng)的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型，通過(guò)可逆性分析，證明該系統(tǒng)可逆。針對(duì)矢量控制和張力控制的特點(diǎn)，論文同時(shí)給出了矢量控制運(yùn)行模式下兩電機(jī)變頻調(diào)速同步系統(tǒng)的統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型，證明了逆系統(tǒng)的存在性。

5、把變頻器和交流電機(jī)看成一個(gè)整體，不管變頻器采用哪一種運(yùn)行模式，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)方法都可以實(shí)現(xiàn)速度和張力的解耦控制，獲得速度和張力的偽線性化的子系統(tǒng)，分別設(shè)計(jì)了速度和張力子系統(tǒng)的復(fù)合控制器。通過(guò)仿真驗(yàn)證了分析的結(jié)果，并獲得較好的運(yùn)行效果，系統(tǒng)具有較好的動(dòng)、靜態(tài)性能和較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)的能力，解決了交流多電機(jī)同步解耦控制的難題，成功地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)速度與張力的解耦控制。 4.通過(guò)定義一種輔助的狀態(tài)變量，提出了一種僅以定子電流作為比較信號(hào)的新

6、的速度、磁鏈自適應(yīng)辨識(shí)方法，并給出了收斂性的證明，即使電機(jī)參數(shù)發(fā)生變化(如轉(zhuǎn)子電阻變化)，速度和磁鏈的估計(jì)值都能收斂到其真實(shí)值，論文給出了仿真結(jié)果。從電流控制型異步電機(jī)的狀態(tài)方程出發(fā)，論文提出了一種基于定子電流的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁鏈和轉(zhuǎn)速辨識(shí)的新方法。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)速度值的基礎(chǔ)上，提出了基于定子電流的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)張力辨識(shí)的方法。并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上述方法的可行性。 5.自行設(shè)計(jì)、制作了多電機(jī)同步控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，功能齊全，滿足實(shí)

7、際要求，可以用來(lái)模擬速度、張力相耦合的復(fù)雜控制系統(tǒng)并完成各種實(shí)驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)之間同步協(xié)調(diào)控制，用來(lái)檢驗(yàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)的控制方法和速度、張力的辨識(shí)方法。論文給出了系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)的思想，并給出了部分程序設(shè)計(jì)的框圖。恒壓頻比和矢量控制的變頻器交流電機(jī)系統(tǒng)均可以用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)方法進(jìn)行控制，且控制效果好，系統(tǒng)抗負(fù)載擾動(dòng)能力強(qiáng)，能夠滿足工程實(shí)際的需要。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)變頻器同步系統(tǒng)的速度和張力的解耦控制，無(wú)論變頻器采用恒壓頻