趙文學(xué) 東北大學(xué)秦皇島分?？刂乒こ虒W(xué)院

基于模糊控制的多電機同步控制方法的研究

趙文學(xué) 東北大學(xué)秦皇島分校控制工程學(xué)院

隨著科技的發(fā)展和工業(yè)需求的增加，多電機同步控制方法日益成熟?，F(xiàn)有的同步控制技術(shù)和控制算法種類多樣，其中以耦合控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最具代表性。模糊控制憑借其自身的優(yōu)勢，在與其他控制方法綜合使用時，均取得了不錯的控制效果。本文首先從多電機同步控制方法研究現(xiàn)狀入手，簡單介紹了目前常見的控制技術(shù)和控制算法；其次，介紹了模糊控制結(jié)合其他控制方法在多電機控制中的應(yīng)用；最后，對全文進(jìn)行總結(jié)，以期為相關(guān)研究人員提供參考。

多電機 同步控制 模糊控制

1 前言

近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展，多電機同步控制的應(yīng)用越來越廣泛?，F(xiàn)有的同步控制技術(shù)和控制算法種類多樣，僅使用一種控制方法卻又往往無法滿足控制要求。模糊控制憑借其自身的優(yōu)越性，和其他控制方法協(xié)同使用，可以獲得很好的控制效果。本文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對目前模糊控制在多電機同步控制中的應(yīng)用進(jìn)行了歸納總結(jié)。

2 多電機同步控制方法研究現(xiàn)狀

2.1 多電機同步控制技術(shù)

多電機同步控制技術(shù)包括并行控制、主從控制、交叉耦合控制、電子虛擬總軸控制和偏差耦合控制。并行控制和主從控制的特點是開環(huán)控制，不存在反饋。交叉耦合控制的特點是將兩臺電機的速度或位置比較的差值作為附加的反饋信號。電子虛擬總軸控制的特點是將經(jīng)過總軸的作用后的信號作為驅(qū)動器的參考輸入。偏差耦合控制的特點是先將某臺電機的速度反饋同其它電機的速度反饋分別作差，然后將偏差相加作為該電機的速度補償信號。

2.2 多電機同步控制算法

多電機同步控制算法包括PID控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、滑模變結(jié)構(gòu)、魯棒控制等。常規(guī)PID控制器，較難整定PID參數(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點是其非線性和自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)性。模糊控制的特點是不依賴于精確的數(shù)學(xué)模型?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制器的特點是不需要知道準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，具有降階、解耦的功能，但存在抖振現(xiàn)象。魯棒控制的特點是魯棒性好，但是算法復(fù)雜。

3 模糊控制在多電機同步控制中的應(yīng)用

3.1 基于模糊PID控制的多電機同步控制

模糊PID復(fù)合控制是將模糊控制與PID控制算法相結(jié)合的一種控制方法，在論域內(nèi)采用不同的控制方式實現(xiàn)分段控制，即大偏差范圍內(nèi)使用模糊控制，小偏差范圍內(nèi)使用PID控制。自整定模糊PID控制器以偏差e和偏差變化率ec作為輸入，利用模糊控制理論在線對PID參數(shù)進(jìn)行校正?；旌闲蚉ID模糊控制器是由一個比例積分控制器和模糊控制器相關(guān)聯(lián)而構(gòu)成的，其輸出是兩個控制器輸出的疊加。

3.2 基于模糊PID的多種耦合方式同步控制

偏差耦合控制、交叉耦合控制、相鄰偏差耦合控制、改進(jìn)型環(huán)形交叉耦合控制、改進(jìn)變耦合次序控制分別和自整定模糊PID控制相結(jié)合，一方面在線對PID參數(shù)進(jìn)行重新整定，另一方面對電機進(jìn)行速度補償，實現(xiàn)多電機同步控制。

3.3 基于新型模糊補償器的多電機同步控制

利用模糊控制設(shè)計速度補償器和利用改進(jìn)的非線性PID控制設(shè)計速度調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)在出現(xiàn)大負(fù)載擾動時具有自調(diào)整能力。其中模糊補償器分為同步誤差補償和跟蹤誤差補償兩個處理單元。同時對兩種誤差進(jìn)行補償，既可以改善同步性，又可以具有較高的跟蹤精度。

3.4 基于模糊切換增益調(diào)節(jié)的多電機同步控制

在最小相關(guān)軸的基礎(chǔ)上，采用模糊切換增益調(diào)節(jié)的滑?？刂品绞?，對不確定的干擾項進(jìn)行補償。其優(yōu)勢在于，既保證了控制算法的魯棒性，又弱化了滑?？刂频亩墩瘳F(xiàn)象。

3.5 基于模糊控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多電機同步控制

模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)和適應(yīng)性與模糊邏輯的不確定推理有機結(jié)合的控制方法，具有較好的魯棒性。神經(jīng)元PID控制器利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)性對PID參數(shù)在線實時調(diào)整，提高抗干擾能力。同時結(jié)合模糊控制器作為速度補償器，提高同步性能。

4 總結(jié)

模糊控制在多電機同步控制中的應(yīng)用日益廣泛，在交叉耦合、偏差耦合及改進(jìn)耦合控制的基礎(chǔ)上，將模糊控制與PID控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、滑模控制等控制算法相結(jié)合，可以彌補各控制技術(shù)和控制算法的不足，從而更好地同步協(xié)調(diào)控制多電機。本文旨在對模糊控制在多電機同步控制中的研究成果進(jìn)行匯總、梳理，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供參考。

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