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人工智能在电气传动中运用的进展(专业论文下载)
来源:互联网  (转载协议)   发布日期:2011-09-18 20:26   浏览:8012专栏投稿 值班编辑:QQ281688302

摘要:本文论述了人工智能在电气传动领域的发展概况。其中主要包括模糊控制、神经网络和遗传算法的应用特点及发展趋势等 关键词:神经网络控制 模糊神经元控制

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   文献(22)和(23)介绍了直流传动系统的ANN控制,给出了理论和实验结果。文献(9)讨论了直流传动的模糊神经速度控制器。这是文献中记载的第一次用单神经控制器成功替代双环直流传动系统的常规速度和电流PI调节器的例子。相对地上面讨论过的直流传动系统,该系统运用了更多的智能技术,系统得到了进一步的简化。有趣的是相对于古典多环PI调节器的实现,这里的电枢电流控制主要起限制电枢电流的作用,并且是通过单个速度、电流组合的模糊神经控制器“自动”加以实现。
(二)人工智能在交流传动中的应用
1.模糊逻辑的应用
  在大多数讨论模糊逻辑在交流传动中运用的文章中,都介绍的是用模糊控制器取代常规的速度调节器,可英国Aberdeen大学开发的全数字高性能传动系统中有多个模糊控制器(4),这些模糊控制器不仅用来取代常规的PI或PID控制器,同时也用于其他任务。该大学还把模糊神经控制器用于各种全数字高动态性能传动系统开发中。也有一些优秀的文章论述运用模糊逻辑控制感应电机的磁通和力矩。讨论这种技术的第一篇文章发表于1992年(24)。该文中讨论了两种控制策略,如用第一种策略,规则表有36条规则,模糊控制器的输入是磁通和转矩误差,根据转矩和磁通误差,改变磁通矢量的辐值和旋转方向,反模糊化技术用到的是中心梯度法,第一种策略没有考虑最优电压矢量选择的梯度。而第二种策略考虑了,这种方案被成功地实现了。

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Galvan的两篇文章(25)、(26)讨论了用模糊化速度控制器实现感应电机的矢量控制的方法。并给出了仿真结果。(也见3.1.1节讨论的模糊化控制器)。矢量控制器也是一种间接控制类型,并且很好的特性。文献(27)提出了一种模糊逻辑速度控制器。它的输入标定因子是变化的。实验结果也验证了所提方案的有效性。文献(28)给出了矢量控制器感应电机驱动系统的仿真结果。该系统中模糊速度控制器与常规的PI速度控制器和CRPWM塑变器一起使用,它往往用来补偿可能的惯性和负载转矩的扰动。常规PI控制器用来稳定系统的稳态速度响应。矢量控制器使用转子磁通观测器观测(UI观测器,iw观测器(1)(4)),模糊逻辑用于转子电阻的估计。
   到目前为止,只有两种运用人工智能技术的工业产品,其一是下节介绍的安川矢量变频器,另一个是日立矢量变频器,日立公司最近开发了J300系列IGBT矢量变频器,功率范围是5.5KW--55KW。它的主要特点是使用无传感器矢量控制算法和强大的自调整功能。无传感器磁通矢量控制方案采样两相定子电流,在初始自整定阶段,电机和负载的惯性以及其他参数例如定子电感,定子和转子电阻、励磁电感等参数被计算。日立公司宣称这是世界上第一台使用模糊控制的变频器。它考虑了电机和系统的特性,转矩计算软件在整个频率范围保证了转矩的精确控制。变频器的主要性能指标如下:1Hz时150%或更高的启动转矩;在3∶1的速度范围(20到60HZ/16到50HZ)电机不用降低功率使用;速度调节比率小于。

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J300系列变频器由于使用了高速微处理器和内置DSP,因此具有很的响应速度,转矩响应速度大约可达到0.1秒。它使用模糊逻辑控制电机电流和加减速斜率。它能根据电机负载和制动需要计算加减速的最优时间,因此不需要尝试法进行调整。模糊逻辑加减速度函数根据模糊规则设定加减速度比例因子和速度,而模糊规则则用当前值与过载限幅(或其它限幅)值的差值以及电机电流和电压的梯度作为输入变量。梯度和差值构成四个隶属函数,两个隶属函数是三角函数,另二个是半梯形。当用常规的简单电流限幅控制,变频器的斜率是步进型的,经常引起变频器跳闸。特别是在减速时。当用模糊逻辑控制时,斜率十分平滑,变频器假跳闸的现象也消除了。变频器在风机和泵类的运用最能体现模糊逻辑控制的优势。在这些应用中,不需要恒定的加减速时间或精确的位置控制。在这些应用中,不需要恒定的加减速时间或精确的位置控制。需要的是与负载条件有关的加减速度的最优化。模糊控制能实现加减速度的最优控制。
AI控制器也能提高直接转矩控制系统的性能,这也是值得深入研究的一个宽广领域。英国Aberdeen大学的研究人员开发了基于人工智能的开关矢量选择器以及速度、转矩、磁通观测器等,初步结果令人鼓舞(9)。可以预见不久的将业,将会得到更好的结果,将会出现更多的工业应用产品(47)(48)。

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2.神经网络的应用
   非常少的文章讨论神经网络用于交流电机的控制,大量文章讨论神经网络在交流电机和驱动系统的条件监测和诊断中的运用。文献(33)介绍了使用常规反向转波算法的ANN用于步进电机控制算法的最优化。该方案使用实验数据,根据负载转矩和初始速度来确定最大可观测速度增量。这就需要ANN学习三维图形映射。该系统与常规控制算法(梯形控制法)相比具有更好的性能,并且大大减少了定位时间,对负载转矩的大范围变化和非初始速度也有满意的控制效果。文献(34)用两个ANNS控制和辩识感应电机,但只给出了仿真研究。这是第一篇讨论神经网络在感应电机控制中的应用,这个方案与3.1节中讨论的直流驱动方案类似,ANNS的结构是多层前馈型,运用常规反向传播学习算法。该系统由两个子系统构成,一个系统通过电气动态参数的辩识自适应控制定子电流,另一个系统通过对机电系统参数的辩识自适应控制转子速度。该文讨论了这些控制方案与常规方案的各种优点。
   文献(35)讨论了基于人工神经网络的电气机械系统,文献(36)介绍了运用直接控制ANN观测电压源PWM供电的感应电机矢量控制系统中的磁通的方法。这种基于ANN的磁通观测器的主要优点是对谐波具有免疫性。ANN是使用反向传播学习算法的多层前馈类型。ANN观测的磁通具有振荡性,因而引起转矩振荡。如果用别的方法,可能得到更好的结果。

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   最后值得指出的是现在发表的大多数有关ANN对各种电机参数估计的论文,一个共同的特点是,它们都是用多层前馈ANNS,用常规反向传播算法,只是学习算法的模型不同或被估计的参数不同。 我是应届生

四、结论

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本文试图对人工智能电气传动控制系统领域的进展做一回顾。内容涉及模糊控制、神经网络、模糊神经网络在电气传动系统中的应用,讨论了模糊、神经和模糊神经控制器等人工智能技术的优点。也讨论了人工智能最小配置的应用。但到目前为止,使用人工智能技术的变速传动工业产品才刚刚出现,只有两家公司推出他们的产品。虽然使用人工智能技术的实际产品和应用还不多,但不久的将来,人工智能技术在电气传动领域将会取得重要的地位,特别是自适应模糊神经控制器将在高性能驱动产品中得到广泛使用。 34 下一页 Tag:

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