交流電機控制系統的控制算法綜述

1 引言
隨著電力電子器件及微電子器件的迅速發展，以及現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，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，隨著現代控制理論的發展，先進控制算法被廣泛應用于交流電機控制系統，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中應用較多的幾種控制算法。

2 交流電機控制系統的控制算法
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。交流電機調速系統的速度環和電流環調節器均使用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超調，從而無法解決快速性和穩定性之間的矛盾；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；系統的魯棒性強，適應于解決常規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。