專利名稱：感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器及構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器及其構(gòu)造方法，適用于一臺(tái) 電流控制電壓源型逆變器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)感應(yīng)電機(jī)的高精度魯棒控制，屬于電力傳動(dòng)控制設(shè)備的 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
感應(yīng)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，隨著矢量控制技術(shù)的實(shí)用化， 已經(jīng)逐漸取代直流電機(jī)，在工業(yè)拖動(dòng)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?；诜€(wěn)態(tài)模型的恒壓頻比控制 方式下的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)能滿足一般的調(diào)速要求，但低速時(shí)帶負(fù)載能力有限?；趧?dòng)態(tài) 模型的矢量控制方式下的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性能好、調(diào)速范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè) 拖動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸廣泛。異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量時(shí) 變系統(tǒng)，基于坐標(biāo)變換按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制方式將轉(zhuǎn)子總磁鏈方向定向于d軸，實(shí) 現(xiàn)了磁鏈與轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)態(tài)解耦，通過設(shè)計(jì)磁鏈調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器分別控制磁鏈和轉(zhuǎn)速，取 得了較好的控制效果。但由于矢量控制方程中包含了感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子 參數(shù)的攝動(dòng)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的突變將降低系統(tǒng)魯棒性，影響控制效果的進(jìn)一步提高?；谀嫦?統(tǒng)理論的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制方法應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)調(diào)速，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的逆系統(tǒng)加感應(yīng)電機(jī) 調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)線性化解耦控制，但基于經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在局部極小點(diǎn)、 過學(xué)習(xí)及結(jié)構(gòu)和類型的選擇過分依賴經(jīng)驗(yàn)等缺陷，同時(shí)感應(yīng)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，存在負(fù)載 突變、轉(zhuǎn)子電阻參數(shù)攝動(dòng)以及磁飽和與鐵損等未建模動(dòng)態(tài)，這些不確定因素將引起模型失 配，使系統(tǒng)偏離預(yù)期控制目標(biāo)?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程對(duì)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制精度的要求越 來越高，如何在解耦和線性化控制基礎(chǔ)上，抑制轉(zhuǎn)子參數(shù)攝動(dòng)的負(fù)載擾動(dòng)，克服未建模動(dòng) 態(tài)的干擾，提高系統(tǒng)魯棒性，是一個(gè)急待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電 機(jī)調(diào)速系統(tǒng)解耦線性化控制，同時(shí)又能很好地抑制轉(zhuǎn)子參數(shù)攝動(dòng)和負(fù)載擾動(dòng)，克服未建模 動(dòng)態(tài)的干擾，提高系統(tǒng)魯棒性，實(shí)現(xiàn)高性能魯棒控制。
本發(fā)明的另一目的是提供一種感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器的構(gòu)造方法。
本發(fā)明感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器的技術(shù)方案是包括電流控制電 壓源型的逆變器和感應(yīng)電機(jī)，感應(yīng)電機(jī)分別連接負(fù)載和光電編碼盤，該模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器由模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆與魯棒控制器串接組成，其中模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 加l個(gè)積分構(gòu)成，且串接在感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之前，感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)由逆變器、感應(yīng)電 機(jī)及負(fù)載作為一個(gè)整體組成，所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆和感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)復(fù)合構(gòu)成偽線性子 系統(tǒng)；魯棒控制器由偽線性子系統(tǒng)設(shè)計(jì)得到，魯棒控制器包括控制器和內(nèi)部模型。
本發(fā)明感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器的構(gòu)造方法采用的技術(shù)方案是 依次包括如下步驟-
① 將逆變器與感應(yīng)電機(jī)及負(fù)載共同組成感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；
② 對(duì)整個(gè)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行等效，輸入變量為逆變器的速度給定，輸出變量為感 應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的速度，得到感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為A《坐標(biāo)系下的三階微分方 程，速度相對(duì)階數(shù)為一階，確定逆系統(tǒng)的輸入變量為轉(zhuǎn)速的一階導(dǎo)數(shù)，輸出變量為感應(yīng)電 機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的輸入；
③ 構(gòu)造模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆；
④ 將階躍激勵(lì)信號(hào)加到感應(yīng)電機(jī)調(diào)速電機(jī)系統(tǒng)的輸入端；釆集激勵(lì)信號(hào)和實(shí)際轉(zhuǎn)速； 對(duì)得到的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行離線求一階導(dǎo)數(shù)；用構(gòu)成的訓(xùn)練樣本集對(duì)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn) 練以確定模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各參數(shù)；
⑤ 復(fù)合形成速度偽線性系統(tǒng)；
⑥ 設(shè)計(jì)魯棒控制器后與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆相串接構(gòu)成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器。 本發(fā)明通過構(gòu)造模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆，根據(jù)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的速度這一主要被控量，將
磁鏈和速度相互耦合的復(fù)雜非線性系統(tǒng)的控制問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)恒量控制和簡單偽線性系統(tǒng) 的控制問題，相應(yīng)地合理設(shè)計(jì)魯棒控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的高精度魯棒控制。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、 采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆，解決了復(fù)雜非線性系統(tǒng)的線性化控制問題，克服了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 存在局部極小點(diǎn)、過學(xué)習(xí)及結(jié)構(gòu)和類型的選擇過分依賴經(jīng)驗(yàn)等缺陷；
2、 將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆方法與魯棒控制結(jié)合，合理設(shè)計(jì)魯棒控制器，抑制參數(shù)攝動(dòng)和負(fù) 載突變，克服未建模動(dòng)態(tài)的干擾，進(jìn)一步發(fā)展了逆系統(tǒng)方法，獲得高性能的魯棒控制；
3、 本發(fā)明的方法不僅可用于設(shè)計(jì)新的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制方案，在舊的感應(yīng)電機(jī)調(diào) 速系統(tǒng)的改造中，其應(yīng)用前景也非常廣闊，系統(tǒng)的控制代碼可以方便地移植到各種控制芯 片中，大大縮短開發(fā)周期。


圖1是由電流控制電壓源型的逆變器1驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)電機(jī)2及負(fù)載3形成的感應(yīng)電機(jī)調(diào) 速系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1中的逆變器1與感應(yīng)電機(jī)2的數(shù)學(xué)模型示意圖及其等效圖。 圖3是感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4的單輸入(逆變器的輸入)和單輸出(速度)等效框圖。 圖4是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆5與感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4復(fù)合構(gòu)成的偽線性系統(tǒng)6的示意圖及 其等效圖。
圖5是加到感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4輸入端的階躍激勵(lì)信號(hào)(為逆變器的頻率給定W )。 圖6是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51的訓(xùn)練誤差變化曲線國。 圖7是由魯棒控制器7與偽線性系統(tǒng)6組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。 圖8是采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器8對(duì)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4進(jìn)行控制的完整原理 框圖。
圖9是采用dSPACE (實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，下同)作為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器的本發(fā) 明裝置組成示意圖。其中有逆變器l、 dSPACE9、工控機(jī)10和光電編碼器11。
圖10是采用dSPACE作為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器時(shí)的系統(tǒng)控制框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l-4所示，本發(fā)明將電流控制電壓源型的逆變器l、感應(yīng)電機(jī)2和負(fù)載3作為一個(gè) 整體構(gòu)成感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4。該感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4的數(shù)學(xué)模型為A《坐標(biāo)系下的三階微 分方程，輸出為速度，速度的相對(duì)階數(shù)為一階，整體系統(tǒng)即感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4對(duì)應(yīng)的逆 系統(tǒng)存在。采用2個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)、1個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51加1個(gè)積分通過離線學(xué)習(xí) 構(gòu)成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆5，再將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆5串接在原系統(tǒng)即被控的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4 之前，二者共同復(fù)合成等效的速度一階積分型偽線性子系統(tǒng)6，為單輸出速度系統(tǒng)。根據(jù) 感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4的速度這一主要被控量，將磁鏈和速度相互耦合的復(fù)雜非線性系統(tǒng)的 控制問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)恒量控制和簡單偽線性系統(tǒng)的控制問題，最后根據(jù)內(nèi)模控制理論，對(duì) 得到的偽線性子系統(tǒng)6相應(yīng)地合理設(shè)計(jì)魯棒控制器7,魯棒控制器7包括控制器71和內(nèi)部 模型72相連接，如圖7所示，實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4的高精度魯棒控制。最終形成的 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器8，如圖8所示，該模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器8由模糊神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)逆5與魯棒控制器7相串接組成，可根據(jù)不同的控制要求采用不同的硬件或軟件來實(shí) 現(xiàn)。
具體實(shí)施分以下6步
① 如圖1所示，組成感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4。將電流控制電壓源型的逆變器1與被控的 感應(yīng)電機(jī)2及負(fù)載3共同組成復(fù)合被控對(duì)象即感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4,該復(fù)合被控對(duì)象以逆 變器1的轉(zhuǎn)速給定為輸入，以感應(yīng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速為輸出。
② 通過分析、等效與推導(dǎo)，為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆5的構(gòu)造與學(xué)習(xí)訓(xùn)練提供方法上的依據(jù)。首先將負(fù)載3等效為感應(yīng)電機(jī)2的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，視為感應(yīng)電機(jī)模型的可變參量。再作逆變器 十感應(yīng)電機(jī)的等效，對(duì)于逆變器驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)電機(jī)2其輸入變量為該逆變器1的速度給定， 輸出變量為該感應(yīng)電機(jī)2的速度，其等效結(jié)構(gòu)如圖2所示。然后作整個(gè)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4 的等效，輸入變量為逆變器l的速度給定"，輸出變量為感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4的速度^， 整個(gè)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4的等效框圖如圖3所示。最后通過分析和推導(dǎo)可得到整個(gè)感應(yīng)電 機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4的數(shù)學(xué)模型為A《坐標(biāo)系下的三階微分方程，速度相對(duì)階數(shù)為一階，經(jīng)推導(dǎo) 可證明該系統(tǒng)的逆系統(tǒng)存在，并可確定其逆系統(tǒng)的輸入變量為轉(zhuǎn)速A的一階導(dǎo)數(shù)A,輸出 變量為原系統(tǒng)的輸入^'，即被控的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4的輸入q'。需要說明的是，這一步 僅為以下的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆5的構(gòu)造與學(xué)習(xí)提供方法上的根據(jù)，在本發(fā)明的具體實(shí)施中， 這一步的分析、等效以及逆系統(tǒng)的證明等可跳過。
③ 構(gòu)造模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆5。采用自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS，簡稱模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)) 加1個(gè)積分器構(gòu)造模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆5，見圖4左圖中的虛線框內(nèi)所示，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51采 用5層的ANFIS網(wǎng)絡(luò)，輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)為2個(gè)，誤差指標(biāo)取樣本的均方誤差RMSE，輸入輸出 變量的隸屬函數(shù)均采用鐘形函數(shù)，每個(gè)輸入取15個(gè)隸屬度函數(shù)，輸出函數(shù)類型為線性，模 糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51的參數(shù)在下一步的離線學(xué)習(xí)中確定；然后用此具有2個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)、l個(gè)輸出 節(jié)點(diǎn)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51加1個(gè)積分構(gòu)成具有1個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)、1個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 逆5，見圖4左圖中的虛線框內(nèi)所示，其中模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51的第一個(gè)輸入為模糊神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)逆5的輸入，其經(jīng)1個(gè)積分作為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51的第二個(gè)輸入，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51的輸 出即為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆5的輸出。
④ 確定模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51的參數(shù)。其步驟是(A)選擇逆變器1的速度給定信號(hào)(或頻 率給定)作為學(xué)習(xí)激勵(lì)信號(hào)，如圖5所示，以便感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4在其工作范圍內(nèi)能被 充分激勵(lì)；(B)將選定的激勵(lì)信號(hào)以輸入的形式加到圖3所示的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4的輸 入端^'，進(jìn)行開環(huán)運(yùn)行，按0.1秒的采樣間隔采樣激勵(lì)信號(hào)^'、實(shí)際轉(zhuǎn)速^，保存采樣數(shù) 據(jù){^,^}; (C)對(duì)得到的實(shí)際轉(zhuǎn)速^進(jìn)行離線求一階導(dǎo)數(shù)A，從而構(gòu)成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51 的訓(xùn)練樣本集(^'，A,^h (D)對(duì)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51采用混合算法進(jìn)行訓(xùn)練，學(xué)習(xí)訓(xùn)練20 次后，訓(xùn)練樣本的均方根誤差RMSE-0.0008(誤差曲線如圖6所示)，校驗(yàn)樣本的 RMSE=0.0015,達(dá)到了控制的精度要求，從而確定了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51的各參數(shù)。
⑤ 形成速度偽線性系統(tǒng)6。將離線訓(xùn)練好的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)51配上一個(gè)積分構(gòu)成的模糊 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆5，如圖4左圖中的虛線框內(nèi)所示，與圖l所示的被控的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4 串接復(fù)合，形成速度一階的偽線性系統(tǒng)6，如圖4所示，實(shí)現(xiàn)了把復(fù)雜非線性耦合系統(tǒng)控 制轉(zhuǎn)化為簡單的線性系統(tǒng)控制。⑥ 設(shè)計(jì)魯棒控制器7。依據(jù)得到的速度一階偽線性子系統(tǒng)的性質(zhì)、實(shí)際運(yùn)行中所面臨 的干擾及參數(shù)的時(shí)變特性設(shè)計(jì)魯棒控制器7。魯棒控制器7可以采用線性系統(tǒng)魯棒控制理 論中內(nèi)模原理、Lyapunov理論和HjS制理論等設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明的速度魯棒控制器7根據(jù)
內(nèi)模原理設(shè)計(jì)，控制器71為(7 = ^(25 + 1)，被控對(duì)象的內(nèi)部模型72為&")"—1，其 結(jié)構(gòu)及連接情況如圖7所示。
⑦ 形成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器8。最終形成的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器8包括 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆5與魯棒控制器7兩部分，如圖8所示，可根據(jù)不同控制要求采用不同的 硬件或軟件來實(shí)現(xiàn)。
圖9是本發(fā)明的具體實(shí)施例的示意圖，圖中，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器8采用dSPACE 實(shí)現(xiàn)，其附帶模塊包括的模擬輸入ADC模塊、增量編碼器接口及DSP子系統(tǒng)，逆變器l 采用三菱公司PS12036專用智能功率模塊ASPIM實(shí)現(xiàn)。被控感應(yīng)電機(jī)2的型號(hào)為Y90S-4， 電機(jī)參數(shù)為Pe=l.lA:W; "=220/380 V; /e=2.7A; /e=50Hz; "p=2; cor=146.6rad/s。系統(tǒng)實(shí) 驗(yàn)步驟如圖10所示，包括實(shí)驗(yàn)過程中的主要步驟和程序框圖，實(shí)現(xiàn)程序下載、虛擬儀表設(shè) 計(jì)連接和速度模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制，實(shí)時(shí)防真后進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、故障診斷、報(bào)警，對(duì) 參數(shù)的修改和暫停等，同時(shí)開始速度控制中斷服務(wù)程序，依次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)、信號(hào)采樣、 數(shù)據(jù)處理、對(duì)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制、現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)后返回。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器，包括電流控制電壓源型的逆變器(1)和感應(yīng)電機(jī)(2)，感應(yīng)電機(jī)(2)分別連接負(fù)載(3)和光電編碼盤(11)，其特征是該模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器(8)由模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆(5)與魯棒控制器(7)串接組成，其中模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆(5)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(51)加1個(gè)積分構(gòu)成，且串接在感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(4)之前，感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(4)由逆變器(1)、感應(yīng)電機(jī)(2)及負(fù)載(3)作為一個(gè)整體組成，所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆(5)和感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(4)復(fù)合構(gòu)成偽線性子系統(tǒng)(6)；魯棒控制器(7)由偽線性子系統(tǒng)(6)設(shè)計(jì)得到，魯棒控制器(7)包括控制器(71)和內(nèi)部模型(72)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器，其特征 是所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(51)采用5層模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)為2個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)為l 個(gè)，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆(5)具有1個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和1個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(51)的第一 個(gè)輸入為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆(5)的輸入，經(jīng)1個(gè)積分作為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(51)的第二個(gè)輸入， 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(51)的輸出為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆(5)的輸出，輸入輸出變量的隸屬函數(shù)均采 用鐘形函數(shù)，每個(gè)輸入取15個(gè)隸屬度函數(shù)，輸出函數(shù)類型為線性。
3. —種感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器的構(gòu)造方法，其特征是依次包 括如下步驟① 將逆變器(1)與感應(yīng)電機(jī)(2)及負(fù)載(3)共同組成感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(4);② 對(duì)整個(gè)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(4)進(jìn)行等效，輸入變量為逆變器(1)的速度給定，輸 出變量為感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(4)的速度，得到感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(4)的數(shù)學(xué)模型為A《 坐標(biāo)系下的三階微分方程，速度相對(duì)階數(shù)為一階，確定逆系統(tǒng)的輸入變量為轉(zhuǎn)速的一階導(dǎo) 數(shù)，輸出變量為感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(4)的輸入；③ 構(gòu)造模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆(5);④ 將階躍激勵(lì)信號(hào)加到感應(yīng)電機(jī)調(diào)速電機(jī)系統(tǒng)(4)的輸入端；采集激勵(lì)信號(hào)和實(shí)際轉(zhuǎn) 速;對(duì)得到的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行離線求一階導(dǎo)數(shù);用構(gòu)成的訓(xùn)練樣本集對(duì)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(51) 進(jìn)行訓(xùn)練以確定模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(51)的各參數(shù)；⑤ 復(fù)合形成速度偽線性系統(tǒng)(6);(D設(shè)計(jì)魯棒控制器(7)后與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆(5)相串接構(gòu)成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控 制器(8)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器及其構(gòu)造方法，將逆變器、感應(yīng)電機(jī)及負(fù)載作為一個(gè)整體組成感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆串接在感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)前，二者共同復(fù)合成一階積分型速度偽線性系統(tǒng)，對(duì)得到的速度偽線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)魯棒控制器，將所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆與魯棒控制器相連接形成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆魯棒控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的高精度魯棒控制，本發(fā)明可抑制參數(shù)攝動(dòng)和負(fù)載突變，克服未建模動(dòng)態(tài)的干擾，不僅用于設(shè)計(jì)新的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制方案，在舊的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的改造中應(yīng)用前景非常廣闊，系統(tǒng)的控制代碼可方便地移植到各種控制芯片中，大大縮短開發(fā)周期。
文檔編號(hào)H02P27/04GK101630940SQ20091018431
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者劉國海, 躍 沈, 滕成龍, 彥 蔣 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)