Στρατηγική ελέγχου κίνησης σερβοκινητήρα AC
Το μοντέλο σερβοκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος που αντιπροσωπεύεται από σύγχρονο κινητήρα μόνιμου μαγνήτη είναι ένα ισχυρό συζευγμένο, χρονικά μεταβαλλόμενο μη γραμμικό σύστημα. Η στρατηγική ελέγχου είναι περίπλοκη, επομένως η απόδοση του σερβο-συστήματος AC σχετίζεται άμεσα με τη στρατηγική ελέγχου που υιοθετεί. Η εξαιρετική στρατηγική ελέγχου δεν μπορεί μόνο να αντισταθμίσει την έλλειψη σχεδιασμού υλικού, αλλά και να βελτιώσει περαιτέρω την απόδοση του συστήματος. Η στρατηγική ελέγχου παίζει ζωτικό ρόλο στον σερβο AC. Οι απαιτήσεις της στρατηγικής ελέγχου του σερβο-συστήματος AC υψηλής απόδοσης μπορούν να συνοψιστούν ως εξής: όχι μόνο το σύστημα έχει γρήγορη δυναμική απόκριση και υψηλή δυναμική και στατική ακρίβεια, αλλά και το σύστημα δεν είναι ευαίσθητο στις αλλαγές παραμέτρων και τις διαταραχές.
Η στρατηγική ελέγχου του αντιπροσωπευτικού σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη έχει την παραδοσιακή στρατηγική ελέγχου που αντιπροσωπεύει ο δείκτης σταθερής τάσης ανοιχτού βρόγχου ταχύτητας (u / f = constant), ο κλασικός έλεγχος pid, ο προσανατολισμός στο πεδίο ελέγχου (vector control) και η άμεση ροπή . Ο έλεγχος, ο έλεγχος μεταβλητής δομής ολισθηρότητας, ο προσαρμοστικός έλεγχος, η θεωρία μη γραμμικής γραμμικοποίησης ανατροφοδότησης κ.λπ. αντιπροσωπεύουν σύγχρονες στρατηγικές ελέγχου και έξυπνο έλεγχο που αντιπροσωπεύεται από τον ασαφή έλεγχο και τον έλεγχο νευρωνικών δικτύων.
Παραδοσιακή στρατηγική ελέγχου
(1) Έλεγχος σταθερής τάσης τάσης
Ο έλεγχος της συχνότητας της σταθερής τάσης με την αντιστάθμιση της πτώσης τάσης του στάτορα εξασφαλίζει τη σταθερή ροή του διακένου αέρα του σύγχρονου κινητήρα και η συχνότητα ρύθμισης για τη συνεχή αλλαγή της ταχύτητας περιστροφής του κινητήρα. Αυτή η στρατηγική ελέγχου είναι έλεγχος ανοικτού βρόχου, ο οποίος ελέγχει μόνο τη ροή αέρα του κινητήρα, δεν μπορεί να ρυθμίσει τη ροπή και είναι επιρρεπής σε προβλήματα όπως η ταλάντωση του ρότορα και η εξάτμιση. Ταυτόχρονα, επειδή ο έλεγχος της συχνότητας σταθερής τάσης βασίζεται στο μοντέλο σταθερής κατάστασης του κινητήρα, η απόδοση του δυναμικού ελέγχου δεν είναι υψηλή και δεν είναι κατάλληλη για περιπτώσεις ελέγχου σερβομηχανισμού με υψηλές απαιτήσεις απόδοσης.
Προκειμένου να επιτευχθεί καλή δυναμική απόδοση, πρέπει να βασίζεται στο δυναμικό μαθηματικό μοντέλο του κινητήρα. Το δυναμικό μαθηματικό μοντέλο του σύγχρονου κινητήρα συνεχούς μαγνήτη εναλλασσόμενου ρεύματος είναι ένα μη γραμμικό, πολύ συζευγμένο, χρονικά μεταβαλλόμενο σύστημα πολλαπλών μεταβλητών. Για να έχετε καλή απόδοση ελέγχου, απαιτείται η αποσύνδεση του ελέγχου της γωνιακής ταχύτητας και του ρεύματος, δηλαδή της τεχνολογίας ελέγχου φορέα.
(2) Κλασικό έλεγχο pid
Ο ελεγκτής pid χρησιμοποιεί τις αναλογικές, ενσωματωμένες και διαφορικές λειτουργίες για τον υπολογισμό του σφάλματος ελέγχου για τον έλεγχο του ελεγχόμενου αντικειμένου. Ο ελεγκτής pid είναι σήμερα ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος ρυθμιστής. Έχει τα πλεονεκτήματα απλής δομής, καλής σταθερότητας, αξιόπιστης λειτουργίας και εύκολης ρύθμισης. Ήταν πάντα μια από τις κύριες τεχνολογίες του βιομηχανικού ελέγχου και μπορεί να ικανοποιήσει τις περισσότερες εφαρμογές σερβο-ελέγχου.
Εντούτοις, εξακολουθούν να υπάρχουν κάποια προβλήματα στη λειτουργία ελέγχου ρύθμισης ρυθμίσεων τριών βρόχων του κλασικού σερβο συγχρονισμένου κινητήρα AC. Για παράδειγμα, η ρύθμιση των παραμέτρων του ρυθμιστή είναι δυσκίνητη και το σφάλμα είναι μεγάλο και η εξάρτηση από το μοντέλο του συστήματος και τις παραμέτρους είναι ισχυρή. Σε ορισμένες εφαρμογές υψηλής ακρίβειας, είναι πολύ δύσκολο να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις του συστήματος.
(3) Έλεγχος προσανατολισμού μαγνητικού πεδίου (id = 0)
Ο έλεγχος του φορέα βασίζεται στο ακριβές μαθηματικό μοντέλο του ελεγχόμενου αντικειμένου, έτσι ώστε ο έλεγχος του κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος να ελέγχεται από τον εξωτερικό μακροσκοπικό έλεγχο σταθερής κατάστασης στον παροδικό έλεγχο της ηλεκτρομαγνητικής διαδικασίας μέσα στον κινητήρα. Ο έλεγχος του φορέα μετασχηματίζει τη μη γραμμική μεταβλητή της σύνθετης σύζευξης εντός του κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος σε μεταβλητή DC (ρεύμα, σύνδεση ροής, τάση κλπ.) Του οποίου το σχετικό σύστημα συντεταγμένων είναι ακίνητο μέσω μετασχηματισμού συντεταγμένων, πραγματοποιεί τον κατά προσέγγιση έλεγχο αποσύνδεσης και βρίσκει τον περιορισμό προϋπόθεση για την απόκτηση συγκεκριμένης βέλτιστης στρατηγικής ελέγχου του στόχου, ο έλεγχος id = 0 είναι μια συγκεκριμένη στρατηγική ελέγχου του φορέα ελέγχου. Η αποσύνδεση ρεύματος διασταυρούμενου ρεύματος διασταυρούμενου κινητήρα με μόνιμο μαγνήτη πραγματοποιείται στο σύστημα συντεταγμένων του δρομέα. Λόγω της ύπαρξης id και iq διπλού ρεύματος κλειστού βρόχου, ο κινητήρας κατασκευάζεται. Το ρεύμα iq ακολουθεί δυναμικά την αναφορά ροπής συστήματος (te = ktiq, kt είναι ο συντελεστής ροπής του κινητήρα) για να πραγματοποιήσει τον ηλεκτρομαγνητικό έλεγχο ροπής του κινητήρα. Αυτή η στρατηγική ελέγχου επιτρέπει στο σύστημα κινητήρα να έχει καλύτερη γραμμικότητα ροπής εξόδου και μέγιστη γραμμική ροπή στρέψης. Ταυτόχρονα, καθώς όλα τα ρεύματα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρομαγνητικής ροπής, η ικανότητα υπερφόρτισης του κινητήρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί πλήρως για να βελτιώσει την ταχύτητα εκκίνησης και πέδησης του κινητήρα και ο κινητήρας έχει εξαιρετική απόδοση εκκίνησης και πέδησης.
Η τεχνολογία ελέγχου του φορέα έχει βιώσει περισσότερα από 20 χρόνια έρευνας και τελειότητας και η απόδοσή του στο σύστημα ελέγχου ταχύτητας είναι εξαιρετική. Είτε πρόκειται για λειτουργία χαμηλής ταχύτητας (σταθερή λειτουργία ελέγχου ροπής) είτε για υψηλή ταχύτητα (τρόπος ελέγχου σταθερής ισχύος), τα χαρακτηριστικά αντίστασης παρεμβολής Τα χαρακτηριστικά πέδησης και τα χαρακτηριστικά σταθερής ταχύτητας ανταποκρίνονται ή υπερβαίνουν το σύστημα ελέγχου της ταχύτητας DC. Ωστόσο, το μοντέλο και ο αλγόριθμος ελέγχου φορέα είναι πιο περίπλοκοι. Είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί μετασχηματισμός συντεταγμένων κατά την υλοποίηση. Είναι δύσκολο να εξασφαλιστεί η πλήρης αποσύνδεση της τάσης και του ρεύματος του κινητήρα στο άμεσο και το διασταυρωμένο άξονα, γεγονός που θα επηρεάσει τη δυναμική και την αποτελεσματικότητα του κινητήρα.
