现代控制理论在电机中的应用
基于现代控制理论的电机应用实例

2实现 步骤
2 . 1环 境 线 性 化 电机 存 在 死 区特 性 , 这种 非线 性 是 不期 望 的 。 因为 本 次 实 验 的
1主要控 制原 理
基础是线性定常系统 , 在实 际控制中为达到理想控制, 需消除死 区, 1 . 1状 态反馈 原 理 对于示例 电机来说 , 死区为1 . 8 9 V一 2 . 2 1 V, 消除的方法是死 区中点 即2 . 0 5 ±0 . 1 6 V。 用全状态反馈实现二阶系统极点 的任意配置 , 其动态性能一定 值 加上 死区长度 的一半 , 2 . 2电机 建 模 会优于 只有 输出反馈的系统。 设受控对象 的动态 方程 为
’ 5
1 0
孽
进 行辅 助分析 和设计 , 并运 用S i mu l i n k 实时控制功 能设计控 制器 , 使 系统 满足给 定的性 能指标 。
关键词 : 控 制 系统 控 制 原 理
中图分类 号: T P 2 7 3 文献标识 码: A
文章编号 : 1 0 0 7 — 9 4 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 6 — 0 0 3 4 — 0 2
传 函 :
毒
, 可 得 :
。 因 T 已 求
出, 只需借助 电机角度闭环 系统的超调量( % :P 一 扣, √ 一 ) 就可确
定 开 环 增 益 K( 示例值 : K=1 0 . 6 ) 。 2 . 3将 传递 函数 转化 为状 态 空间模 型 由步 骤 2 可得到传递函数 , 选择状态变量x 1 和x 2 , 所 以状 态 方
现 代控 制理 论 是建 立 在状 态 空 间法 基 础上 的一 种控 制 理 论 , 对 控制系统的分析和设计主要是通过状态变量来进行。 与经典控制理 论相 比, 其所能处理 的控制 问题要更加广泛 , 包括线性系统和非线 性系统 , 定常系统和 时变系统, 单变量 系统和多变量系统, 所采用的 算法也更适合于在数字计算机上进 行。 本论文通过为小型直流 电机机组设计完整的位置控制系统 , 采用 现 代 控 制 理 论 状 态 反 馈 和 状 态 观 测 的 原理 。 功 能 强 大 的M a t l a b / S i mL l f i n k 软件 , 在对 控 制 系统 进行 分析 和设 计 时发挥 着 重 要 的作 用 。 S i mu l i n k N 与硬件 设备 实现 实时控 制 的功能 , 最终, 使得整 个系 统能 够 满 足给 定的性 能指 标( 无静态误 差 , 电机 响应 时间< D . 3 s , 超 调量< 2 0 / J 0 ) 。
先进控制理论及策略在电机控制中的应用

先进控制理论及策略在电机控制中的应用
随着现代控制理论不断发展,先进控制理论已经成为电机控制领域中的重要技术,它可以实现对电机系统的快速精确控制。
本文将围绕先进控制理论及策略在电机控制中的应用进行阐述。
1. 模型预测控制
模型预测控制(MPC)是目前应用最广的先进控制方法之一。
它是一种基于模型的预测和优化控制方法,它通过预测模型未来的行为,来优化控制器的输入信号,从而实现对系统的稳定控制。
在电机控制中,MPC能够实现对电机速度、电流、位置等参数的精确控制。
它使用先进的数学模型来描述电机系统的动态特性,并对模型进行预测和优化,从而能够实现对电机系统的高精度控制。
2. 自适应控制
自适应控制(AC)是一种能够自动适应系统变化的控制方法。
它能够自动调整控制器参数,以适应系统动态变化,从而保证系统的稳定性和性能。
3. 非线性控制
非线性控制是一种能够处理非线性系统的控制方法。
它能够处理电机系统中存在的非线性特性,从而实现对系统的高精度控制。
4. 观测器设计
观测器是一种能够通过系统输出来估计未知状态的方法。
它能够实时估计电机系统的位置、速度、电流等状态,并实现对系统的高精度控制。
5. 鲁棒控制
在电机控制中,鲁棒控制能够处理电机系统中存在的不确定性和变化。
它能够预测电机系统中的不确定性和变化,并调整控制器来适应这些变化,从而实现对电机系统的高精度控制。
现代控制技术在电力系统控制中的应用

现代控制技术在电力系统控制中的应用(一)关键词电力系统自动控制智能控制1引言电力系统是一个巨维数的典型动态大系统, 它具有强非线性、时变性且参数不确切可知, 并含有大量未建模动态部分。
电力系统地域分布广阔, 大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等等复杂的物理特性, 对这样的系统实现有效控制是极为困难的。
但也正是由于问题的复杂性而使得现代控制理论得以在这一领域充分发挥其自身的优势。
随着大功率电力电子器件的出现及微型计算机的发展, 先进的控制方法在电力系统控制中的应用研究已几乎遍及电力系统的所有领域,本文介绍了线性最优控制、自适应控制、变结构控制、微分几何控制、, 并提出了若干需要解决的问题。
2线性最优控制在电力系统中的应用最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分, 也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。
在远距离输电系统的发电机励磁控制、发电机组快速汽门控制、发电机组的综合控制、发电机制动电阻的最优时间控制等方面取得了一系列的研究成果和一系列新一代的电力装置。
把最优励磁控制器、电液调速器及快速最优汽门控制三者的作用统一起来。
经实验研究表明, 这一控制器具有好的动态品质和稳定极限。
在多机系统中, 为了使不同地点的机组的综合控制器的技术目标相互配合, 可采用最优协联控制器。
最优控制理论在水轮发电机制动电阻的最优时间控制方面也获得了成功的应用。
电力系统线性最优控制器目前已在电力生产中获得了广泛的应用, 发挥着重要的作用。
但应当指出, 由于这种控制器是针对电力系统的局部线性化模型来设计的, 在强非线性的电力系统中对大干扰的控制效果不理想。
可以相信, 随着非线性最优控制理论的发展, 这一缺点将得到克服。
3自适应控制在电力系统中的应用自适应控制的目标是使控制系统对过程参数的变化, 以及对未建模部分的动态过程不敏感。
当过程动态变化时, 自适应控制系统试图感受这一变化并实时地调节控制器参数或控制策略。
目前自适应研究的重点是研究参数漂移的补偿及自适应控制系统的鲁棒性。
电机控制技术的分析与应用

电机控制技术的分析与应用一、电机控制技术介绍电机控制技术是一种将现代控制技术与电机驱动技术结合起来的综合性技术。
电机控制技术将电子技术、计算机技术、通信技术、机械控制技术等多种技术应用于电机控制系统中,实现对电机的精确控制和高效运转。
二、电机控制技术的分类1、伺服控制:伺服控制是指利用反馈信息进行控制的一种系统。
通过将电机的位置、速度和加速度等参数与参考信号进行比较,控制电机的运动轨迹。
2、矢量控制:矢量控制是一种通过精确控制磁场的方向和大小来控制电机运转的技术。
它可以实现高精度的转速和扭矩控制。
3、直接转矩控制:直接转矩控制是通过控制直接输出电机转矩来控制电机的运转。
它可以实现快速的动态响应和高效的能量利用。
三、电机控制技术的应用1、电动汽车:电机控制技术在电动汽车中广泛应用,可以实现高效的能量利用和精确的控制。
目前,电动汽车已经成为了未来汽车的发展趋势。
2、机床控制:电机控制技术可以实现机床的高速、高精度和高效率加工,提高了机床的生产率和制造精度。
3、航空航天:电机控制技术在航空航天领域中也有广泛应用,可以实现高精度的控制和高可靠性的运行。
四、电机控制技术的发展趋势1、智能化:电机控制技术将会向智能化的方向发展,智能化的控制系统可以通过学习和反馈来自主地适应不同的环境和工况。
2、绿色化:电机控制技术在未来还将会趋向于绿色化,更加注重能源效率和环境友好型。
3、高可靠性:电机控制技术将会趋向于高可靠性,对于航空航天、医疗设备等领域来说,高可靠性是非常重要的。
综上所述,电机控制技术是一种综合性的技术,可以应用于电动汽车、机床控制、航空航天等多个领域。
未来电机控制技术将会向智能化、绿色化、高可靠性的方向发展,成为未来技术的发展趋势。
探究现代控制技术在电力系统控制中的应用

探究现代控制技术在电力系统控制中的应用摘要:近年来,我国科学技术取得了突飞猛进的发展,对电力系统控制工作提供了先进的技术支持,使得电力系统平稳运行有了一定的保障。
各种先进的控制理论应用于电力系统控制中,对电力系统的自动发电控制、静止无功补偿等方面具有重要的指导作用。
电力系统中引进现代控制技术取得了一定的发展成效,但是结合电力系统控制现状与科学技术发展水平而言,仍然存在一定的弊病,制约着电力系统科学化、现代化和数字化发展趋势的形成。
因此,在电力系统发展中,要以问题为导向,及时发现问题,并广泛应用先进的控制理论和现代控制技术,适应电力系统日益复杂化的现实,提升整个系统的稳定性。
关键词:现代控制技术;电力系统;控制在我国科学技术不断创新的新形势下,作为电力系统控制,越来越多的应用现代控制技术,目前电力系统控制所涉及到线性最优控制、模糊逻辑控制、自适应控制等现代技术在电力系统稳定、串联补偿控制、静止无功补偿、自动发电控制等方面的应用越来越广泛,这也使我国电力系统控制不断取得新的成效。
尽管从总体上来看,我国电力系统控制在应用现代控制技术方面,与过去相比有了很大的进步,但在我国科学技术快速发展的新形势下,电力系统控制应用现代控制技术仍然存在很多不足之处,在一定程度上影响了电力系统控制的科学化、现代化、智能化以及数字化,因此,在电力系统发展中,要以问题为导向,及时发现问题,并广泛应用先进的控制理论和现代控制技术,适应电力系统日益复杂化的现实,提升整个系统的稳定性。
一、电力系统控制应用现代控制技术存在的问题1.1应用理念缺乏创新理念是行动的先导,电力系统控制要想更好的应用现代控制技术,必须在应用理念创新上狠下功夫,尽管从总体上来看,电力企业在应用电力系统控制技术方面已经高度重视现代控制技术的应用,但仍然存在理念缺乏创新的问题,比如在电力系统控制方面,还同有将智能化、网络化、数字化进行紧密的结合,因而现代控制技术的应用还有一定的局限性,现代控制技术缺乏全面性和系统性,在一定程度上制约了现代控制技术在电力系统控制的应用。
现代控制技术在电气工程中的应用解析

现代控制技术在电气工程中的应用解析现代控制技术是一种应用符号化数学对被控对象进行描述、分析、控制的技术,它是通过对物理模型进行数学化抽象,并通过各种控制策略和控制算法实现对实际控制系统的精准控制。
在电气工程领域,现代控制技术已被广泛应用于自动化、工业控制、航空航天、电力系统、轨道交通等领域。
在电气工程中,现代控制技术的应用包括但不限于以下几个方面:1. 自动化系统控制自动化控制是应用控制技术实现工业自动化的主要手段。
现代控制技术通过对被控对象进行精准数学建模,并通过控制算法实现对自动化系统的高效控制。
在工业自动化中,现代控制技术可以应用于各种自动化控制领域,如自动化生产设备、流水线生产、车间自动化等。
自动化控制系统的集成化和优化调度,大大提高了生产效率和产品质量,降低了人工成本,增强了企业的竞争力。
2. 电力系统控制现代电力系统已经逐步向智能电网转型,控制技术的进步也使得电力系统控制更加精细化和高效化。
现代控制技术可以应用于电力系统中的各个环节,如发电、输电、配电、用电等。
通过集中控制和标准化管理,可以使得电力系统的可靠性和维护性大幅度提高,并且能够更好地实现对于电力质量、电能效率和安全稳定性等方面的需求。
3. 轨道交通控制现代控制技术在轨道交通系统中的应用,使得系统控制和运行更加安全、稳定和舒适。
控制技术可以应用于轨道交通系统的列车控制、信号控制、车站控制和线路调度等方面。
尤其是在高速铁路建设中,现代控制技术可以实现隧道通风、车辆操纵、列车交会等关键环节的快速响应,提升了高速铁路系统的安全性和运行效率。
4. 航空航天控制现代航空航天控制技术是实现自动驾驶、导引、遥测等系统的关键技术之一。
在航空航天控制中,现代控制技术可以应用于飞行控制、导航系统、卫星控制等重要领域。
现代控制技术可以极大地提高航天器和飞机的航行安全性和准确性,在空间站、探测器、卫星等空中设备的长期运行中,更是发挥着重要作用。
总之,现代控制技术在电气工程中的应用已经日趋广泛,无论是在自动化控制、电力系统控制、轨道交通控制还是航空航天控制等领域,其重要性都不可替代。
现代控制理论在电机中的应用

现代控制理论与电机控制刘北070301071电气工程及其自动化0703班现代控制理论在电机控制中的具体应用:自70年代异步电动机矢量变换控制方法提出,至今已获得了迅猛的发展。
这种理论的主要思想是将异步电动机模拟成直流机,通过坐标变换的方法,分别控制励磁电流分量与转矩电流分量,从而获得与直流电动机一样良好的动态调速特性。
这种控制方法现已较成熟,已经产品化,且产品质量较稳定。
因为这种方法采用了坐标变换,所以对控制器的运算速度、处理能力等性能要求较高。
近年来,围绕着矢量变换控制的缺陷,如系统结构复杂、非线性和电机参数变化影响系统性能等等问题,国内、外学者进行了大量的研究。
伴随着推进矢量控制、直接转矩控制和无传感器控制技术进一步向前发展的是人工智能控制,这是电机现代控制技术的前沿性课题,已取得阶段性的研究成果,并正在逐步实用化。
矢量控制和直接转矩控制技术的一个新的发展方向是直接驱动技术,这种零方式消除了传统机械传动链带来的一系列不良影响,极大地提高了系统的快速响应能力和运动精度。
但是,这种机械上的简化,导致了电机控制上的难度。
为此,需要电机控制技术的进一步提高和创新。
这正是电机现代控制技术有待深入研究和具有广阔开发前景的新领域。
电机的现代控制技术与先进制造装备息息相关,已在为先进制造技术的重要研究领域之一,国内很多学者和科技人员正在从事这方面的研究和开发。
一、三相感应电动机的矢量控制1、 定、转子磁动势矢量三相感应电动机是机电能量转换装置,这种的物理基础是电磁间的相互作用或者磁场能量的变化。
因此,磁场是机电能量转换的媒介,是非常重要的物理量。
为此,对各种电动机都要了解磁场在电动机空间内的分布情况。
感应电动机内磁场是由定、转子三相绕组的磁动势产生的,首先要确定电动机内磁动势的分布情况。
对定子三相绕组而言,当通以三相电流A i 、B i 、C i 时,分别产生沿着各自绕组轴线脉动的空间磁动势波,取其基波并记为A f 、B f 、C f ,显然它们都是空间矢量。
先进控制理论及策略在电机控制中的应用

先进控制理论及策略在电机控制中的应用摘要:电机控制是现代工业自动化中的重要组成部分,对于提高电机的运行效率、精确控制和保护电机具有重要意义。
本文将介绍先进控制理论及策略在电机控制中的应用,包括模型预测控制、自适应控制、非线性控制和优化控制等方法。
这些方法能够提高电机的控制性能,使其能够适应不同的工况要求。
关键词:电机控制;先进控制;模型预测控制;自适应控制;非线性控制;优化控制引言一、模型预测控制(MPC)模型预测控制是一种基于数学模型的控制方法,通过预测电机系统的未来状态来生成控制策略,从而实现对电机的精确控制。
MPC可以针对电机系统的不确定性和扰动进行预测和补偿,提高系统的鲁棒性和动态性能。
MPC还可以考虑系统约束条件,例如电机的电流、温度等约束,使系统在约束条件下工作。
MPC在电机控制中的应用包括速度控制、位置控制和力矩控制等。
二、自适应控制自适应控制是一种能够自动调整控制参数和结构的控制方法,可以应对电机系统模型参数的变化以及外部扰动的影响。
自适应控制通过实时辨识电机系统的模型参数,并根据辨识结果来调整控制参数,从而实现对电机的自适应控制。
自适应控制方法包括自适应PID控制、模型参考自适应控制等。
自适应控制在电机控制中的应用可以有效提高系统的鲁棒性和适应性。
三、非线性控制电机系统的动态特性往往具有非线性特点,传统的线性控制方法难以满足对非线性系统的控制要求。
非线性控制方法通过引入非线性函数来描述电机系统的动态特性,从而提高控制性能。
常见的非线性控制方法包括滑模控制、自适应模糊控制等。
非线性控制方法在电机控制中的应用可以有效改善系统的响应速度、鲁棒性和稳定性。
四、优化控制优化控制是一种基于系统优化目标的控制方法,通过优化控制器参数和系统状态来实现最佳控制效果。
在电机控制中,优化控制方法可以通过优化电机控制器的参数,使其在约束条件下满足最佳控制目标,例如最小化电机能耗、最大化电机效率等。
常见的优化控制方法包括模糊优化控制、遗传算法优化控制等。
现代控制理论及其在直流电机位置控制中的应用

中文论文题目:现代控制理论及其在直流电机位置控制中的应用英文论文题目:Modern Control Theory and Application inThe DC Motor Location Control姓名:指导教师:专业名称:所在学院:论文提交日期摘要控制理论作为一门科学技术,已经广泛地运用于我们社会生活的方方面面。
现代控制理论极点配置控制方法是线性系统综合中的重要问题,它是一种寻求一个反馈控制律,使得闭环传递函数的极点位于希望位置的一种控制器设计方法。
本文首先介绍了现代控制理论的产生、发展、内容及其与经典控制理论的差异,提出了学习现代控制理论的重要意义。
随后介绍了采用现代控制理论极点配置的控制方法为小型直流电机设计位置控制系统,并应用Matlab/Simulink软件对控制系统进行辅助分析和设计。
关键词:现代控制理论,极点配置,控制系统AbstractControl theory as a science and technology, has been widely used in all aspects of our social life. Modern control theory pole placement control method is linear system integration is an important issue, it is a search for a feedback control law, the closed-loop transfer function poles in a desired position controller design method. This paper describes the generation of modern control theory, development, content and the differences with classical control theory is proposed to learn the significance of modern control theory. Then introduced the use of modern control theory pole placement control method for small DC motor position control system design and application of Matlab / Simulink software control system aided analysis and design.Keywords: Modern control theory, Pole placement, Control system目录摘要 (I)Abstract .......................................................... I I 第 1 章引言.. (1)第 2 章现代控制理论 (1)2.1现在控制理论的产生与发展 (1)2.2现代控制理论的研究内容 (1)2.3现代控制理论与经典控制理论的差异 (2)2.3.1 经典控制理论概述 (2)2.3.2 两种控制理论研究对象的差异 (3)2.3.3 两种控制理论的数学模型与基本方法的差异 (3)2.4 现代控制理论的意义 (3)第 3 章直流电机位置控制实例 (4)3.1 主要控制原理 (4)3.1.1 极点配置控制方法 (4)3.1.2 状态反馈原理 (4)3.1.3 状态观测器原理 (5)3.2 实现步骤 (7)3.2.1 环境线性化 (7)3.2.2 电机建模 (8)3.2.3 将传递函数转化为状态空间模型 (8)3.2.4 计算满足性能指标时的状态反馈系数 (8)3.2.5 求状态观测器的反馈系数 (9)3.2.6 仿真 (9)第 4 章结语 (10)参考文献 (11)第 1 章引言现代控制理论[1]是建立在状态空间法基础上的一种控制理论,对控制系统的分析和设计主要是通过状态变量来进行。
现代控制理论及其在工程中的应用

现代控制理论及其在工程中的应用现代控制理论是指以数学和理论为基础的系统控制方法和技术,它通过对系统的建模、分析和设计,使得工程系统能够以最佳方式运行。
现代控制理论的应用广泛,可以涵盖从自动化工程到航空航天工程等各个领域。
本文将探讨现代控制理论的基本原理以及它在工程中的实际应用。
一、现代控制理论基本原理现代控制理论的基本原理包括控制系统原理、线性控制理论、非线性控制理论、自适应和鲁棒控制等。
在控制系统原理中,主要研究控制系统的基本概念和结构,包括反馈控制、前馈控制等。
线性控制理论主要用于研究线性控制系统的建模和设计方法,其中包括经典控制理论和现代控制理论。
非线性控制理论则是用于研究非线性系统的建模和分析方法,它考虑了系统中的非线性因素。
自适应和鲁棒控制则是用于处理控制系统中的不确定性和变化环境的方法。
二、现代控制理论在工程中的应用1. 自动化工程现代控制理论在自动化工程中得到了广泛的应用。
例如,在工业生产中,通过引入现代控制理论,可以提高生产效率和质量。
自适应和鲁棒控制方法可以应对系统参数变化和外部干扰,使得系统能够更加稳定地运行。
另外,在自动化系统中,控制器的设计对系统性能至关重要,通过利用现代控制理论的方法,可以设计出更优秀的控制器,提高系统的响应速度和稳定性。
2. 电力工程在电力工程中,现代控制理论被广泛应用于电力系统的运行和控制中。
例如,在电力系统的稳定性分析中,线性控制理论可以用于建立电力系统的传输方程,从而评估系统的稳定性。
另外,在电力系统的控制中,现代控制理论的方法可以用于设计和优化发电机、变压器等设备的控制系统,提高电力系统的响应能力和稳定性。
3. 交通工程现代控制理论在交通工程中的应用也非常广泛。
例如,在交通信号控制中,现代控制理论可以用于对交通流进行建模和预测,从而在不同的交通状况下,自动调整交通信号的控制策略,使得交通流能够更加顺畅地运行。
另外,在交通系统中,现代控制理论的方法也可以用于设计和优化交通系统的控制器,提高交通系统的效率和安全性。
先进控制理论及策略在电机控制中的应用

先进控制理论及策略在电机控制中的应用
随着现代技术的不断发展,先进控制理论及策略在电机控制中的应用越来越广泛。
在
电机控制中,先进控制理论及策略可以提高电机的性能和效率,降低系统成本,进一步应
对市场竞争的压力。
先进控制理论及策略的应用主要包括自适应控制、模糊控制、神经网络控制、最优控
制等。
其中,自适应控制可以根据系统环境的变化自主调整控制参数,提高控制的精度和
鲁棒性;模糊控制可以通过对复杂系统的模糊化处理,降低系统建模的难度,提高控制的
可靠性和灵活性;神经网络控制可以通过学习和优化不断改进控制策略,提高控制的适应
性和精度;最优控制可以最大化系统效益和降低能耗成本,优化控制策略和控制参数。
1. 电机转速控制
电机转速控制是电机控制中的一个重要问题,在许多场合下需要精确控制电机的转速。
现代先进控制理论及策略可以根据系统环境和负载变化自主调整控制参数,实现高精度、
高稳定性的电机转速控制。
现代控制理论在电力系统中的应用

现代控制理论在电力系统中的应用摘要:现代控制理论的发展和应用极大地促进了其他学科的发展,改变的社会生产和人们生活的面貌。
本文介绍了现代控制理论的发展历程与研究内容,并介绍现代控制理论在电力系统中的应用,表明了现代控制理论对于电力系统发展的重要意义。
关键词:现代控制理论;电力系统;应用;意义1.引言控制理论作为一门科学技术,已经广泛地运用于各个行业。
20世纪以来,控制理论与方法对电力工业的进步做出了巨大贡献,随着控制理论的发展和电力系统的日益复杂化,电力系统控制包含的内容也越来越丰富。
2.现代控制理论的产生与发展现代控制理论的产生和发展经过了很长的时期。
从现代控制理论的发展历程可以看出,它的发展过程反映了人类由机械化时代进入电气化时代,并走向自动化、信息化、智能化时代。
其产生和发展要分为以下几个阶段的发展。
2.1 现代控制理论的产生在二十世纪五十年代末开始,随着计算机的飞速发展,推动了核能技术、空间技术的发展,从而对出现的多输入多输出系统、非线性系统和时变系统的分析与设计问题的解决。
科学技术的发展不仅需要迅速地发展控制理论,而且也给现代控制理论的发展准备了两个重要的条件—现代数学和数字计算机。
现代数学,例如泛函分析、现代代数等,为现代控制理论提供了多种多样的分析工具;而数字计算机为现代控制理论发展提供了应用的平台。
2.2 现代控制理论的发展五十年代后期,贝尔曼等人提出了状态分析法;在1957年提出了动态规则;1959年卡尔曼和布西创建了卡尔曼滤波理论;1960年在控制系统的研究中成功地应用了状态空间法,并提出了可控性和可观测性的新概念;1961年庞特里亚金提出了极小(大)值原理;罗森布洛克、麦克法轮和欧文斯研究了使用于计算机辅助控制系统设计的现代频域法理论,将经典控制理论传递函数的概念推广到多变量系统,并探讨了传递函数矩阵与状态方程之间的等价转换关系,为进一步建立统一的线性系统理论奠定了基础。
20世纪70年代奥斯特隆姆和朗道在自适应控制理论和应用方面作出了贡献。
现代控制理论在电力系统及其自动化中的应用

现代控制理论在电力系统自动化中的应用 摘要:本文综述了近年来模糊逻辑控制、神经网络控制、线性最优控制、自适应控制在电力系统稳定,自动发电控制,静止无功补偿及串联补偿控制,燃气轮机控制等方面应用研究的主要成果与方法,并提出若干需要解决的问题。
关键词:电力系统 模糊控制 神经网络 最优控制 自适应控制 1 前言电力系统能否安全稳定运行关系到国计民生,因此电力系统稳定性控制技术的选择变得尤为重要。
电力系统是一个越来越大,越来越复杂的动态网络,它具有很强的非线性、时变性且参数不确切可知,并含有大量未建模动态部分。
电力系统地域分布广泛,大部分原件具有延迟、磁滞、饱和等等复杂的物理特性,对这样的系统实现有效的控制是极为困难的,国内外因电压不稳导致的停电事故时有发生。
这些都使电力系统的稳定性控制问题变得越来越复杂,也正是因为问题的复杂性而使得现代控制理论得以在这一领域充分发挥其巨大的优势。
随着越来越先进的电力电子器件的出现和计算机技术的发展,先进的现代控制方法在电力系统领域的应用变的越来越广泛。
本文主要介绍了模糊逻辑控制、神经网络控制、最优控制和自适应控制在电力系统中的应用,并提出相关问题的相应解决方法。
2 电力系统的模糊逻辑控制电力系统的模糊逻辑控制就是利用模糊经验知识来解决电力系统中的一类模型问题,弥补了数值方法的不足。
从Zaden L.A.1965年发表了Fuzzy Sets [1]一文以来,模糊控制理论作为一门崭新的学科发展非常迅速,应用非常广泛。
目前国内外对电力系统模糊控制的研究成果越来越多,这显示了模糊理论在解决电力系统问题上的潜力。
模糊逻辑控制是从行为上模拟人的模糊推理和决策过程的一种实用的控制方法,它适于解决因过程本身不确定性、不精确性以及噪声而带来的困难。
模糊控制常用来描述专家系统,专家系统作为一种人工智能方法,其在电力系统中得到应用,弥补了数值方法的诸多不足。
专家系统利用专家知识进行推理,由于系统参数的不确定性,专家知识经常采用模糊描述。
现代控制理论与交流电机调速Ⅴ

№5, 2005 Sep. 10, 2005
技 术 专 题
现代控制理论与交流电机调速 (Ⅴ)
——滑模变结构控制
黄济荣
(株洲电力机车研究所, 湖南 株洲 412001)
摘 要: 介绍变结构系统的基本概念、 数学表达设计问题及其在交流电机调速系统中的应用。 阐述滑模理论在变结构系统中 的重要作用。 指出设计变结构控制系统的核心思想是通过不连续控制, 强迫这种类型的运动朝向状态空间的某个特定区域(滑动流 形)并保持下去 ; 同时指出, 对于非线性不确定性系统, 采用滑模变结构控制可能使跟踪误差最小化, 并使复杂过程与系统控制的工 程实现相对简单。 关键词: 交流电机;滑模变结构控制;滑模理论;非线性系统;状态轨迹;模糊控制 中图分类号 : TM301.2; TM34 ; TP18 文献标识码 : A 文章编号 : 1000-128X(2005)05-0001-07
0
引言
“变结构系统” 这个述语首次出
显著的作用。 滑模控制的主要特点是 降低阶次、 实现解耦、 抑制干扰、 对参 数变化不敏感。
现在1950年末, 那时遇到的一些新的 控制问题促使人们探讨新的研究方 向;另一方面, 开关电路技术的进步 使人们重新审视变结构系统的潜力 并寄以厚望。 变结构系统在直觉上是 一种高速开关反馈控制, 比如说在一 个反馈支路中的增益按照某种规则 在2 个值之间转换。 对非线性系统来 说, 这种变结构控制规则提供一种有 效的、 鲁棒性好的控制手段。 变结构 控制的原始依据是继电器和 b a n g - bang 控制理论。 在变结构理论中, 滑动模态起着
— 1 —
作者简介:黄济荣(19 3 8 -) ,男, 高级工程师 (教授级) , 从事交流 传动系统的研究与开发工作。
控制论在电机控制中的应用

控制论在电机控制中的应用随着科技的发展和进步,电机控制已经成为各个行业中不可或缺的一部分。
而为了提高电机控制的效率和精度,控制论的应用也逐渐受到了广泛关注。
控制论是一种系统工程和数学工具,通过建立数学模型和控制算法来分析和设计各种控制系统。
本文将探讨控制论在电机控制中的具体应用。
一、控制论在电机速度控制中的应用在电机控制中,常常会遇到需要控制电机转速的场景。
而控制论正是通过建立数学模型和设计控制算法来实现电机速度的准确控制。
首先,我们需要建立电机的数学模型。
电机的数学模型通常可表示为一组微分方程,包括电机的电磁方程和机械方程。
通过对电机的电压、电流、角速度等参数进行测量,可以得到电机系统的状态量,并进一步建立数学模型。
接下来,我们可以利用控制论的方法设计电机速度控制器。
速度控制器的设计旨在使得电机输出的速度与期望的速度尽可能接近。
常见的速度控制算法有比例控制、积分控制和微分控制等。
根据具体需求,可以灵活地选择合适的控制算法,并通过调整参数来实现对电机速度的精确控制。
最后,我们需要将设计好的速度控制器实现在电机控制系统中。
通常,我们可以借助控制器芯片或者嵌入式系统来实现速度控制器的代码编写和运行。
通过将速度控制器与电机系统进行连接,我们可以实现对电机速度的在线控制。
二、控制论在电机位置控制中的应用除了在电机速度控制中的应用,控制论还可以在电机位置控制中发挥重要作用。
在许多工业应用中,需要将电机的转动角度控制到特定的位置,而控制论可以帮助我们实现这一目标。
首先,类似于电机速度控制中的做法,我们需要建立电机位置控制的数学模型。
电机的位置模型通常是由电机的速度模型和角度的积分模型组成。
通过测量电机的速度和位置,我们可以获得电机系统的状态量,并根据这些量建立数学模型。
接着,我们可以利用控制论的方法设计电机位置控制器。
位置控制器的设计目标是使得电机的位置跟踪期望的位置轨迹。
常见的位置控制算法有位置比例控制、位置积分控制和位置微分控制等。
现代控制理论概述及实际应用意义

都是控制理论在生活 中的应用 。现代 在15年提 出了动态规则;15年卡尔 97ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ99
控制理论如此广泛 ,因此学好现代控 曼 (am n Kla )和布西创建了卡尔曼滤波 的方法 。根据 系统的输入输 出的试验 制理论至关重要 。 2 现代控制理论的产生与发展 . 理论;16 年在控制系统的研究中成功 数据,从一类 给定的模 型中确定一个 90
( 内部 )一输 出。 经典 控 制 理论 的特 点研 究对 象
5 现代控制理论的应用 . 比起 经 典控 制 理论 ,现代 控 制
( )线 性 系 统 基 本 理 论 4
是单输入 、单输 出线性定常系统 。其 理论考虑 问题更全面、更复杂 ,主要 表现在 考虑系统 内部之间的耦合,系
其局限性主要表现在难 以应 用于时变 业、农 业、交通运输及 国防建设等 各
当系统 中存在 随 机干 扰 和环 境 系统、多变量系统。难 以揭 示系统 更 个领域 。主要有倒立摆稳定控制 、单 噪声时,其综合必须应用概 率和统计 为深刻 的特性 。
方法进 行 。即: 己知系统数 学模型 , 级倒立摆稳定控制、二级倒立摆稳定
统 。它所采用的方法 和算法 也更适合 别表现在经典控制理论 的研究对象是 制 ,它的 出现 对 电机 控制技术 的研究
于在数字计算机上进行 。现代控制 理 单入单 出的 ( IO S S )系统 ,以及线性 具有划时代 的意义 ,使 电机控制技术 论还为设计和构造具有指定的性能指 定常系 统。用 到的工具有传递 函数 。 的发展步入 了一个全新 的阶段 。18 95
【 关键词 】现代控制理论 ;差异 ;应用;意义
1 引言 . 控 制 理论 作 为一 门科 学技 术 ,
现代控制理论在电机中的应用

现代控制理论在电机中的应用一、三相感应电动机的矢量控制1、定、转子磁动势矢量三相感应电动机是机电能量转换装置,这种的物理基础是电磁间的相互作用或者磁场能量的变化。
因此,磁场是机电能量转换的媒介,是非常重要的物理量。
为此,对各种电动机都要了解磁场在电动机空间内的分布情况。
感应电动机内磁场是由定、转子三相绕组的磁动势产生的,首先要确定电动机内磁动势的分布情况。
对定子三相绕组而言,当通以三相电流、、时,分别产生沿着各自绕组轴线脉动的空间磁动势波,取其基波并记为、、,显然它们都是空间矢量。
对于分布和短矩绕组,定义正向电流产生的空间磁动势波基波的轴线为该相绕组的轴线,亦即、、是以为轴线沿圆周正弦分布的空间矢量,各自的幅值是变化的,取决于相电流的瞬时值,即有(1)(2)(3)式中,为极对数;为每相绕组匝数;为绕组因数。
当相电流瞬时值为正值时,磁动势矢量方向与该相绕组轴线一致,反之则相反。
2、定、转子电流空间矢量与定、转子磁动势矢量类似,转子电流也可能理解为三相矢量。
考虑到功率不变约束,确定单轴线圈有效匝数为每相绕组有效匝数的倍,于是可以得出(4)同理,有(5)或者(6)式中,、、是转子实际电流,、、是以静止轴系表示的转子电流,也就是上面提到的经转子频率归算后的电流。
3、定、转子电压空间矢量感应电动机在运行中,就控制相电流而言,外加相电压相当于系统的外部激励,可以通过调节相电压来改变相电流,进而控制电动机内的磁动势和空间磁场,实现对电动机物理量的矢量控制。
从这个角度说,可以将电压看成是空间矢量。
同定子电流空间矢量一样,可以将定子电压空间矢量定义为(7)在电动机矢量控制中,一般是通过控制三个相电压来控制电压空间矢量。
当A相绕组正向连接,B和C相绕组同时反向连接时,则有(8)(9)即(10)4、定、转子磁链空间矢量由电工理论可知(11)所以,若电流是空间矢量,则磁链一定也是空间矢量。
同定子电压空间矢量一样,可将定子磁链空间矢量定义为(12)式中,是链过定子A相绕组磁链的总和,包括它的自感磁链,也包括其他定、转子绕组对它的互感磁链,对和也是如此。
现代控制技术在电气工程系统中的应用研究

现代控制技术在电气工程系统中的应用研究现代控制技术是在传统控制理论基础上发展起来的一门综合性学科,其在电气工程系统中的应用研究越来越受到广泛关注。
现代控制技术以计算机技术、电子技术、通信技术等为支撑,将数学、控制理论、信息理论、通信技术等多个学科融合在一起,形成了一系列高效、稳定、智能的控制系统。
在电气工程中,现代控制技术主要应用于变频调速系统、自动化生产线、智能电网等领域,显著提高了工程系统的可靠性、智能化、自动化和节能减排等方面的性能。
首先,现代控制技术在变频调速系统中的应用研究日益广泛。
传统的电动机驱动系统采用的是传统定频供电,无法实现对机械运动过程的精确控制。
而随着现代控制技术的发展,变频调速系统成为电动机驱动系统的一种重要形式。
变频调速系统通过对电动机的电源电压和频率进行精确控制,从而实现对机械运动过程的精确控制。
同时,变频调速系统具有起动电流小、转速范围宽、能耗低等特点,适用于各种形式的电动机驱动系统,有着广泛的应用前景。
其次,现代控制技术在自动化生产线中的应用研究也日益受到关注。
自动化生产线是企业实现生产自动化的一种重要手段,通过自动化技术对生产过程进行自动化控制,提高产品的质量和生产效率。
现代控制技术在自动化生产线中的应用研究主要包括自动化装备的控制和生产调度系统的控制。
自动化装备的控制主要应用于自动化流水线、自动化机床、自动化机器人等生产设备中,通过对设备的控制实现对生产过程的自动化控制。
而生产调度系统的控制主要应用于生产线上物流运动的控制,通过智能化调度系统对生产过程进行优化,提高生产效率和生产质量。
最后,现代控制技术在智能电网中的应用研究也越来越受到关注。
智能电网是在传统电力系统基础上发展而来的一种新型电力系统,其具有智能化、可靠性高、安全性好等特点。
现代控制技术在智能电网的应用主要包括对电力负荷进行预测、对接入电能进行监测和控制、对电力系统进行优化调度等方面。
通过智能化控制技术,智能电网能够更有效地分配电力资源,减少能源浪费,提高电力系统的效率和质量。
现代控制技术在电气工程系统中的应用研究

现代控制技术在电气工程系统中的应用研究【摘要】本文旨在探讨现代控制技术在电气工程系统中的应用研究。
在我们探讨了现代控制技术在电气工程系统中的重要性以及概述了相关概念。
接着,在我们深入研究了基于模型预测控制、神经网络、模糊逻辑和PID控制等技术在电气工程系统中的应用实例,并介绍了一些先进控制技术的应用案例。
在我们总结了现代控制技术对电气工程系统的影响和发展趋势,同时探讨了未来的研究方向和可能面临的挑战。
通过本文的研究,我们可以更好地了解并应用现代控制技术在电气工程系统中的价值和潜力,为相关领域的发展提供参考和借鉴。
【关键词】现代控制技术, 电气工程系统, 应用研究, 模型预测控制, 神经网络, 模糊逻辑, PID控制, 先进控制技术, 实际应用案例, 发展趋势, 研究方向, 挑战1. 引言1.1 现代控制技术在电气工程系统中的应用研究意义现代控制技术在电气工程系统中的应用研究意义是十分重要的。
随着科技的不断发展,电气工程系统的复杂性和智能化程度逐渐提高,传统的控制方法已经无法满足系统对稳定性、性能和效率的要求。
引入现代控制技术成为提升系统性能和优化控制策略的重要途径。
现代控制技术能够更好地适应复杂系统的动态特性。
传统的PID控制器在处理高阶、非线性系统时存在一定局限性,而基于模型预测控制、神经网络和模糊逻辑等技术可以更有效地捕捉系统的动态特性,实现更精准的控制。
现代控制技术可以实现系统的智能化运行。
通过引入智能算法和学习机制,控制系统能够根据外部环境和内部状态实时调节控制参数,提高系统的自适应性和鲁棒性,从而最大程度地优化系统运行效果。
现代控制技术还可以为电气工程系统带来更高的能效和环保性。
通过优化控制策略和参数设置,系统可以更有效地利用能源资源,减少能耗和碳排放,实现能源的可持续利用和环境的友好保护。
现代控制技术在电气工程系统中的应用研究意义在于提高系统性能、实现智能化运行、优化能效环保,为电气工程系统的发展和进步提供了重要支撑和技术保障。
现代控制技术在电气工程系统中的应用研究

现代控制技术在电气工程系统中的应用研究近年来,随着电子技术和信息技术的不断发展,现代控制技术已经成为电气工程系统中不可或缺的一部分。
它为工业自动化、能源电力领域、交通运输、环境监控等领域的现代化建设提供了有效的技术保障和支持。
本文将从控制原理、应用场景、发展趋势等方面,来分析现代控制技术在电气工程系统中的应用现状和未来发展方向。
一、控制原理控制是指通过对被控对象的调节,使得它的输出满足要求的一种技术手段。
现代控制技术主要包括了控制系统、控制方法和控制器三个部分。
1. 控制系统控制系统是由被控对象、传感器、执行器、控制器和控制算法等多个组成部分构成的,其中被控对象指实际需要控制的物理、化学、生物或社会系统;传感器用于将被控对象的状态量转化为电信号;执行器用于将电信号转化为机械、电气或化学操作;控制器则是通过对被控对象状态量采集、分析和计算处理,然后输出控制信号将执行器调节为期望的状态量,从而实现对被控对象输出的精确调节和控制。
2. 控制方法控制方法是指控制依据、数据采集、数据处理、控制决策和控制规则等的集合体。
具体来讲,控制依据可以分为接收和反馈两种类型。
接收依据是指通过传感器等手段采集被控对象的状态量,并在控制器中加以处理,输出控制信号;反馈依据则是通过执行器对被控对象进行监测和反馈,来进行调节修正,从而改善控制效果。
数据采集和处理则是指控制器对被控对象产生的数据进行采集、分析和处理,从而得出控制信号;控制决策和控制规则则是指根据被控对象的实际运行情况,来制定调整的控制策略和规则。
控制器是一个实现控制方法的硬件或软件系统,能够快速而准确地产生控制信号。
常见的控制器有PID(比例、积分、微分)控制器、模糊控制器、神经网络控制器、遗传算法控制器等。
二、应用场景现代控制技术已经成为了电气工程系统中非常重要的一种应用技术,它的应用场景非常广泛,例如:1. 工业自动化现代制造企业采用自动化生产和控制技术,可以大大提升企业的生产效率和质量。
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现代控制理论与电机控制刘北070301071电气工程及其自动化0703班现代控制理论在电机控制中的具体应用:自70年代异步电动机矢量变换控制方法提出,至今已获得了迅猛的发展。
这种理论的主要思想是将异步电动机模拟成直流机,通过坐标变换的方法,分别控制励磁电流分量与转矩电流分量,从而获得与直流电动机一样良好的动态调速特性。
这种控制方法现已较成熟,已经产品化,且产品质量较稳定。
因为这种方法采用了坐标变换,所以对控制器的运算速度、处理能力等性能要求较高。
近年来,围绕着矢量变换控制的缺陷,如系统结构复杂、非线性和电机参数变化影响系统性能等等问题,国内、外学者进行了大量的研究。
伴随着推进矢量控制、直接转矩控制和无传感器控制技术进一步向前发展的是人工智能控制,这是电机现代控制技术的前沿性课题,已取得阶段性的研究成果,并正在逐步实用化。
矢量控制和直接转矩控制技术的一个新的发展方向是直接驱动技术,这种零方式消除了传统机械传动链带来的一系列不良影响,极大地提高了系统的快速响应能力和运动精度。
但是,这种机械上的简化,导致了电机控制上的难度。
为此,需要电机控制技术的进一步提高和创新。
这正是电机现代控制技术有待深入研究和具有广阔开发前景的新领域。
电机的现代控制技术与先进制造装备息息相关,已在为先进制造技术的重要研究领域之一,国内很多学者和科技人员正在从事这方面的研究和开发。
一、三相感应电动机的矢量控制1、 定、转子磁动势矢量三相感应电动机是机电能量转换装置,这种的物理基础是电磁间的相互作用或者磁场能量的变化。
因此,磁场是机电能量转换的媒介,是非常重要的物理量。
为此,对各种电动机都要了解磁场在电动机空间内的分布情况。
感应电动机内磁场是由定、转子三相绕组的磁动势产生的,首先要确定电动机内磁动势的分布情况。
对定子三相绕组而言,当通以三相电流A i 、B i 、C i 时,分别产生沿着各自绕组轴线脉动的空间磁动势波,取其基波并记为A f 、B f 、C f ,显然它们都是空间矢量。
对于分布和短矩绕组,定义正向电流产生的空间磁动势波基波的轴线为该相绕组的轴线,亦即A f 、B f 、C f 是以ABC 为轴线沿圆周正弦分布的空间矢量,各自的幅值是变化的,取决于相电流的瞬时值,即有4()2s s A An N k F t i p ωπ=⋅ (1) 4()2s s B Bn N k F t i p ωπ=⋅ (2) 4()2s s C C n N k F t i p ωπ=⋅ (3) 式中,n p 为极对数;s N 为每相绕组匝数;s k ω为绕组因数。
当相电流瞬时值为正值时,磁动势矢量方向与该相绕组轴线一致,反之则相反。
2、 定、转子电流空间矢量与定、转子磁动势矢量类似,转子电流也可能理解为三相矢量。
考虑到功率得出2)s A B C i i ai a i =++ (4) 同理,有2)r j r a b c i i ai a i e θ=++ (5) 或者2)r aA bB cC i i ai a i =++ (6) 式中,a i 、b i 、c i 是转子实际电流,aA i 、bB i 、cC i 是以静止轴系ABC 表示的转子电流,也就是上面提到的经转子频率归算后的电流。
3、定、转子电压空间矢量感应电动机在运行中,就控制相电流而言,外加相电压相当于系统的外部激励,可以通过调节相电压来改变相电流,进而控制电动机内的磁动势和空间磁场,实现对电动机物理量的矢量控制。
从这个角度说,可以将电压看成是空间矢量。
同定子电流空间矢量一样,可以将定子电压空间矢量定义为2)s A B C u u au a u =++ (7)在电动机矢量控制中,一般是通过控制三个相电压来控制电压空间矢量。
当A 相绕组正向连接,B 和C 相绕组同时反向连接时,则有B C u u = (8)A B c u u V -= (9)即s c u = (10) 4、定、转子磁链空间矢量由电工理论可知Li ψ= (11)所以,若电流是空间矢量,则磁链一定也是空间矢量。
同定子电压空间矢量一样,可将定子磁链空间矢量定义为2)s A B C a a ψψψψ=++ (12) 式中,A ψ是链过定子A 相绕组磁链的总和,包括它的自感磁链,也包括其他定、转子绕组对它的互感磁链,对B ψ和C ψ也是如此。
同理,在以转子自身旋转的abc 轴系中,定义转子磁链空间矢量为2)abc r A B C a a ψψψψ=++ (13) 而以ABC 轴系表示的转子磁链空间矢量为rj abc r r e θψψ= (14) 二、三相感应电动机直接转矩控制直接转矩控制与矢量控制不同,它是直接将磁通和电磁转矩作为控制变量,因此无需进行磁场定向和矢量变换,这种对电磁转矩的直接控制,无疑更为简捷和快速,进一步提高了系统的动态响应能力。
正因如此,虽然直接转矩控制从理论提出到实际应用都滞后于矢量控制,但由于该方法本身固有的优势,使直接转矩控制的理论研究和技术开发越来越受到重视,进展的步伐也越来越快。
直接转矩控制是把转矩作为直接控制变量,利用离散的逆变器开关电压矢量对定子磁链矢量轨迹控制的同时实现对转矩的直接控制。
由于直接转矩控制不是通过定子电流来间接控制转矩,因此省掉了电流或电压的控制环节,这对提高系统的快速响应能力是有利的。
直接转矩控制是直接将转矩检测值与转矩给定值进行滞环比较,根据比较结果选择开关电压矢量,开关电压矢量可以直接控制定子磁链矢量的速度,也就实现了对转矩的直接控制。
滞环比较器相当于两点式调节器,滞环比较器属于Bang-Bang 控制,使转矩能快速调节。
另外,直接控制的运算均在静止的定子坐标系中进行,不需要旋转轴系到静止轴系的变换,也就不需要像矢量控制那样进行复杂的矢量变换或坐标变换;由于不需要磁场定向,也就不需要复杂的磁场定向算法,大大简化了运算处理过程,提高了控制运算速度。
直接转矩控制是将转矩直接作为控制变量,从控制转矩的角度出发,强调的是转矩的控制效果,追求转矩控制的快速性和准确性。
直接转矩控制是控制定子磁链适量的走走停停,通过控制定子磁链矢量相对转子磁链矢量的平均旋转速度来控制电磁转矩,这种控制过程始终是在动态下进行的。
不需要给出定子磁链矢量精确的空间位置,只需要了解定子磁链矢量所在区间的位置,因此位置检测比较简单。
矢量控制系统当电压源逆变器时,为能独立地控制定子电流的两个分量,需要附加电压解耦电路,或者增加电流快速闭环控制环节,将电压源逆变器构成为电流可控PWM 逆变器。
直接转矩控制可以直接利用电压源逆变器,不需要电压解耦,直接对逆变器开关状态进行最佳控制。
直接转矩控制的解耦体现在选择合适的矢量开关电压,通过它们的径向分量和切向分量来独立地控制定子磁链矢量的幅值或转速。
传统的转子磁场定向控制系统一般需要四个调节器,而直接转矩控制只需要速度、位置调节器和两个滞环控制器,这不仅使控制系统得到简化,也有利于提高系统的动态性能。
三、三相永磁同步电动机直接转矩控制直接转矩控制与矢量控制的比较直接转矩控制PMSM 直接转矩控制的实质是通过控制交轴电流q i 控制转矩,所以直接转矩控制与矢量控制在转矩控制原理上是相同的,差异主要体现在控制方式上。
电磁转矩生成的实质是磁场间的相互作用,而磁场是由定子电流产生的,所以无论采用何种控制方式,最终都只能通过控制定子电流才能实现对转矩的控制。
从这一点上说,PMSM 直接转矩控制其实并不“直接”,因为它不是直接将q i 作为控制变量,而是通过定子电压来间接控制q i 。
其中q i 的表达式为1()1q r f s q s u R i T pωψ-=+ (15) 式中,/s s s T L R =,s T 为定子时间常数。
矢量控制矢量控制基本原理是将q i 和d i 直接作为控制变量,通过q i 控制转矩,通过di控制s 。
所以,矢量控制更“直接”地控制转矩。
矢量控制对q i 和d i 的控制,一种方法是采用快速电流控制环,构成电流可控PWM 逆变器。
另一种方法是利用电压源逆变器,但要采用电流调节器,若不考虑调节器的滞后因素,可以认为实际电流是严格跟踪指令电流的。
直接转矩控制不采用电流调节器和坐标变换,提高了系统的快速性,但它是以降低转矩控制精度为代价的。
纵观电机工业的发展史,几乎每一次大的发展都是有理论方面的突破。
但现在作为一些较成熟的现代交流系统,再提出具有划时代意义的理论不太容易。
因此今后的发展,相当长一段时间内还会是将现有的各种控制理论加以结合,互相取长补短,或者将其它学科的理论、方法引入电机控制,走交叉学科的道路,以解决上述问题。
近年来,智能控制研究很活跃,并在许多领域获得了应用。
典型的如模糊控制、神经网络控制和基于专家系统的控制。
由于智能控制无需对象的精确数学模型并具有较强的鲁棒性,因而许多学者将智能控制方法引入了电机控制系统的研究,并预言未来的十年将开创电力电子和运动控制的新纪元。
比较成熟的是模糊控制,它具有不依赖被控对象精确的数学模型、能克服非线性因素的影响、对调节对象的参数变化具有较强的鲁棒性等等优点。
模糊控制已在交直流调速系统和伺服系统中取得了满意的效果。
它的典型应用如:用于电机速度控制的模糊控制器;模糊逻辑在电机模型及参数辨识中的应用;基于模糊逻辑的异步电动机效率优化控制;基于模糊逻辑的智能逆变器的研究等等。
近年来已有一些文献探讨将神经网络控制或专家系统引入异步电动机的直接转矩控制系统,相信不久的将来会获得实用性结果。
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