基于Pi控制器的交流電機控制系統(tǒng)控制算法綜述
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隨著電力電子器件及微電子器件的迅速發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論在交流調速傳動中的具體應用，從一般要求的小范圍調速傳動到高精度、快響應、大范圍傳動；從單機傳動到多機傳動協(xié)調運轉，幾乎都可采用交流傳動。但交流電機本質上是一個非線性的被控對象，電機參數在實際應用中會發(fā)生變化，而且可能存在比較嚴重的外部干擾。經典控制理論不能克服負載、模型參數的大范圍變化及非線性因素的影響，因而控制性能將會受到影響。要獲得高性能的交流電機控制系統(tǒng)，就必須研究先進的控制算法以彌補經典控制的缺陷和不足。近年來，隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，先進控制算法被廣泛應用于交流電機控制系統(tǒng)，例如自適應控制、滑模變結構控制、神經網絡控制、模糊控制等，并取得一定成果。因此，這里將簡要介紹目前交流電機控制系統(tǒng)中應用較多的幾種控制算法。
2 交流電機控制系統(tǒng)的控制算法
2．1 PI控制
PI控制器以其簡單、有效、實用的特性，廣泛應用于交流電機控制系統(tǒng)。交流電機調速系統(tǒng)的速度環(huán)和電流環(huán)調節(jié)器均使用PI 控制器。但交流電機是一個強耦合的非線性對象，并且其應用環(huán)境較為復雜且常常存在各種干擾，電機參數也會在運行過程中發(fā)生變化。因此，PI控制器在交流電機調速中由于自身特點還存在不足，例如：PI控制器直接獲取目標和實際之間的誤差，這樣就會由于初始控制力太大而出現(xiàn)超調，從而無法解決快速性和穩(wěn)定性之間的矛盾；控制過程中，PI參數一旦確定，則無法在線自調整以適應對象參數的變化，即同一PI參數一般難以適用不同電機轉速；PI控制器參數適用控制對象范圍小。所以交流電機采用PI控制難以取得令人滿意的調速性能，尤其是在對控制精度要求較高的場合。近年來，出現(xiàn)了模糊PI、自適應PI、神經網絡PI等新型PI控制器，在一定程度上改善、提高了交流電機的調速性能。
2．2 模糊控制
模糊控制是利用模糊集合來刻畫人們日常所使用概念中的模糊性，使控制器更逼真模仿熟練操作人員和專家的控制經驗與方法。模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數字控制。模糊控制的突出特點：無需建立被控對象的精確數學模型；系統(tǒng)的魯棒性強，適應于解決常規(guī)控制難以解決的非線性、時變及滯后問題；以語言變量代替常規(guī)的數學變量；推理過程模仿人的思維過程，借鑒專家的知識、經驗，處理復雜的控制問題。
模糊控制作為一種智能控制技術，是模糊集合理論應用的一個重要方面。其主要思想是吸取人類思維具有模糊性的特點，通過模糊邏輯推理來實現(xiàn)對眾多不確定性系統(tǒng)的有效控制。其設計核心是模糊控制規(guī)則和隸屬度函數的確定，其一般結構如圖1所示。
模糊控制的不足之處：本身消除穩(wěn)態(tài)誤差的性能較差，難以達到較高的控制精度。目前，模糊控制在交流控制領域的應用研究取得一些成果，但仍存在有待進一步研究的問題，如基于模糊控制的交流控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，如何保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性；模糊控制規(guī)則難以確定，對不同的電機和運行環(huán)境，模糊規(guī)則需要分別設計；缺乏系統(tǒng)而有規(guī)律的模糊規(guī)則設計方法等。
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