"Çalışma Notları" Fırçasız DC Motorun RBF Sinir Ağı Uyarlamalı Kontrolü Araştırması
Özet: Fırçasız DC motorların kontrolünde geleneksel PID denetleyicinin zayıf sağlamlığı ve düşük doğruluğunun dezavantajlarını hedefleyen, BLDCM matematiksel modelinin analizine dayanan bir RFBNN uyarlamalı PID denetleyicisi, fırçasız DC motor kontrol sistemine uygulanacak şekilde tasarlanmıştır. Matlab / Simulink ortamında yapılan simülasyon deneyi, geleneksel PID kontrol yöntemiyle karşılaştırıldığında, bu yöntemin sistemin dinamik özelliklerini büyük ölçüde iyileştirdiğini, sistemin kararlı durum hatasını azalttığını ve sistemin uyarlanabilir yeteneğini ve anti-parazit yeteneğini geliştirdiğini göstermektedir. , Sistemin kontrol performansı gereksinimlerini karşılamak.
BLDCM (Fırçasız DC Motor) küçük boyutlu, hafif ve yüksek verimlidir.Sıradan DC motorların performans avantajlarını korur ve fırçalı DC motorların mekanik olarak değiştirilmesinden kaynaklanan bir dizi eksikliğin üstesinden gelir. Çeşitli ekonomi alanları yaygın olarak kullanılmaktadır.
Geleneksel PID kontrol prensibi basit ve kullanımı kolaydır, ancak kontrollü nesnenin kesin matematiksel modeline dayanır.Fırçasız DC motorun çok değişkenli, doğrusal olmayan zamanla değişen ve güçlü bir şekilde bağlı sistemi için iyi kontrol efektleri elde etmek zordur. Bu makalede, RBF sinir ağı uyarlanabilir algoritması, kontrollü nesne doğrusal olmayan, zamanla değişen belirsizlik ve doğru matematiksel modeller oluşturmada güçlük olduğunda geleneksel PID denetleyicilerinin zayıf parametre ayarlamasının ve performans eksikliğinin etkin bir şekilde üstesinden gelebilen PID kontrolüne uygulanmıştır. Ve diğer kusurlar, güçlü bir sağlamlığa ve iyi bir uyarlanabilirliğe sahiptir, böylece kontrolör, kontrollü nesnenin parametrelerindeki herhangi bir değişikliğe adapte olabilir ve iyi kontrol efektleri elde edebilir.
1 BLDCM'nin matematiksel modeli
Fırçasız DC motor, mekanik komutasyon yerine elektronik bir komutasyon cihazı kullanan bir DC motor olarak kabul edilebilir.Motor gövdesinin ana parçası, sürücü kontrol devresi ve rotor pozisyon dedektöründen oluşur.İlke blok şeması Şekil 1'de gösterilmiştir.
Fırçasız DC motor, ikiye iki iletimli üç fazlı altı durumlu enerji verme yöntemini benimser.Modelin kurulumunu ve analizini basitleştirmek için aşağıdaki varsayımlar yapılır:
(1) Manyetik devre doymuş değildir ve girdap akımı ve histerezis kaybı sayılmaz.
(2) Dişli etkisi göz ardı edilerek, üç fazlı simetrik yıldız sargıları, düz statorun iç yüzeyine eşit olarak dağıtılır.
(3) Armatür reaksiyonundan bağımsız olarak, hava boşluğu manyetik alan dağılımı yaklaşık olarak trapezoidal dalgadır ve düz tepe genişliği yaklaşık 120 ° elektrik açısıdır.
(4) Rotorda sönümleme sargısı yoktur ve kalıcı mıknatısın sönümleme etkisi yoktur.
Daha sonra üç fazlı voltaj dengesi denklemi:
2.2 RBF sinir ağı
RBF ağı, bir giriş katmanı, bir gizli katman ve bir çıktı katmanından oluşan üç katmanlı bir ileri ağdır. Giriş katmanından gizli katmana dönüşüm işlevinin eşlenmesi doğrusal değildir ve gizli katmandan çıktı katmanına eşleme doğrusaldır.Ağın çıktısı, öğrenme hızını hızlandırmak ve yerel minimumları önlemek için ağırlık katsayıları ayarlanarak değiştirilebilir. sorun. Topolojik yapısı Şekil 3'teki gibi gösterilmiştir.
Şekil 4 ve Şekil 5'ten görülebileceği gibi, bu yazıda tasarlanan RBFNN'ye dayalı uyarlanabilir PID kontrol yöntemi, fırçasız DC motor hız kontrol sisteminin sadece hızlı tepki hızına, küçük aşmaya ve yüksek kontrol doğruluğuna sahip olmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda harici girişim ve dalgalanmalar üzerinde de büyük bir etkiye sahiptir. Küçük, güçlü adaptif yetenek, iyi stabilite.
Fırçasız DC motorun hız kontrolünde son derece doğrusal olmayan zamanla değişen ve çok değişkenli zor kontrol sorununu hedefleyen bu makale, RBFNN'ye dayalı bir uyarlamalı PID kontrol yöntemi önermektedir. Bu yöntem, RBF sinir ağının güçlü doğrusal olmayan yaklaşım yeteneğini, iyi gerçek zamanlı performansını ve küçük çıktı hatasını tam olarak kullanır.En iyi kontrolü elde etmek için PID kontrol parametrelerini gerçek zamanlı olarak ayarlar. Matlab simülasyon sonuçları, kontrol yönteminin yalnızca sistemin daha iyi dinamik ve statik özellikler elde etmesini sağlamadığını, aynı zamanda ani yük durumunda kontrolörün daha iyi bir kontrol etkisini sürdürebildiğini ve böylece sistemin güçlü uyarlanabilir yeteneğe sahip olduğunu göstermektedir.
Referanslar
FURUHASHI T. Uyarlanabilir bir kayma modu gözlemcisi kullanan fırçasız DC motorlar için konum ve hız sensörsüz kontrol IEEE İşlemleri Endüstriyel Elektronik, 1992, 39 (2): 89-95.
PILLAY P, MODELLEME K R. Sabit mıknatıslı motor sürücülerinin simülasyonu ve analizi. Endüstri Uygulamalarında IEEE İşlemleri, 1989, 25 (2): 265-273.
Gao Jin, Hu Yuwen, Huang Wenxin. Arka EMF şekli işlevi yöntemine dayalı fırçasız DC motorun doğrudan tork kontrolü. Nanjing Havacılık ve Uzay Bilimleri Üniversitesi Dergisi, 2007, 39 (4): 417-422.
Zhang Chen. DC fırçasız motorun prensibi ve uygulaması. Pekin: Mechanical Industry Press, 2004.
Lin Jiayu, Liu Ying.RBF sinir ağının gradyan iniş eğitim yönteminin öğrenme adımı optimizasyonu. Signal Processing, 2002, 18 (1): 43-48.
Liu Haishan, Chen Yuchen. Fırçasız DC motorun PID kontrol sistemi üzerinde simülasyon ve deneysel araştırmalar. Journal of System Simulation, 2009, 21 (16): 5157-5160.
