交流伺服系统自适应模糊滑模控制
谢祖林,陈三宝
(武汉理工大学,湖北武汉430063)
摘要:介绍了交流伺服系统的自适应模糊滑模控制方案.通过自适应模糊控制解决了扰动补偿问题.正是因为结合了模糊控制的逼近特性和滑模控制的鲁棒性,才使得系统对外部扰动具有很好的稳定性和鲁棒性,同时消除了抖动现象.仿真实验表明这一控制方案具有很好的控制效果.
关键词:伺服系统;自适应控制;模糊控制;滑模控制
中图分类号:TP273.4
文献标识码:A
文章编号:1001 2257(2005)10 0033 04
引言
交流伺服系统是多变量、强耦合的非线性系统,不易实现高性能转矩控制.矢量控制实现了定子电流励磁分量和转矩分量之间的解耦,可获得与直流调速同样优良的动静态性能.尽管如此,其控制效果仍然受系统的不确定量影响.滑模控制对系统参数变化和外部干扰具有较强的鲁棒性,因此获得了广泛应用.但滑模控制的非连续切换带来的高频抖振现象却成为限制其应用的主要障碍.尽管有许多方法可以削弱抖振[1],但仍然存在不足.
模糊控制作为利用专家知识和经验的有效方法,特别适用于难以用精确数学模型描述或系统参数有变化的对象,但大多数模糊控制系统缺少保证系统性能的分析方法.将模糊控制与滑模控制相结合可实现模糊滑模控制[2-3].在这种混合控制中,滑模控制用来克服模型不精确和扰动的影响,而模糊控制用来消除抖振,这样就充分地发挥了二者的优点.
1 三相永磁同步电动机
三相永磁同步电动机在d q轴系下的数学模型[4]可描述如下.
比较图2和图3可以清晰地发现无论是负载转矩发生变化或者系统参数大范围变化,当采用自适应模糊滑模控制时,系统都具有位置响应快、无稳态误差等特点,这说明自适应模糊滑模控制具有很强的鲁棒性.相反,当采用常规比例调节时,一旦有大的扰动或参数变动,则系统就会出现较大的稳态误差,系统性能变坏,鲁棒性差.当然,自适应模糊滑模控制虽然克服了高频抖振现象,但指令电流i*q仍存在小幅脉动,这是与常规比例调节器无法比拟的.
5 结束语
针对以交流永磁同步电动机构成的伺服系统提出了一种新型自适应模糊滑模控制器,它能在转动惯量和负载扰动大范围变动时仍然保持控制参数的优化,同时也避免了抖振现象.仿真结果表明它能在转动惯量和负载扰动大范围变动时保持系统的鲁棒性,其性能明显优于传统方法.
|
