专利名称：一种两感应电机同步系统的辨识与控制方法
技术领域：
本发明涉及电力传动控制技术领域，尤其涉及一种两感应电机同步系统的辨识与控制方法。
背景技术：
由两台变频 器分别驱动两台感应电机共同带动负载构成了两变频调速电机同步系统，简称两感应电机同步系统。在纺织工业生产过程中常要求两感应电机协调运行，感应电机轴间需要保持恒定的张力，且张力不受转速变化的影响。由于两感应电机同步控制系统是一个多输入多输出、非线性和时变的复杂系统，使用传统的PID (比例积分微分)控制器无法达到满意的控制效果。另外，两感应电机同步系统中转速与张力之间存在耦合，两者之间相互联系、彼此影响，增加了两感应电机同步系统的设计和分析难度。因此，两感应电机同步系统的建模与控制一直是工业生产中急需解决的问题之一。为了有效消除非线性和参数时变对两感应同步电机系统的影响，实现两感应同步电机速度和张力的解耦控制，提高两感应电机同步系统的运行性能和鲁棒性，需要采用一些新的控制方法和控制技术。由于人工神经网络具有全局逼近能力强、收敛速度快和非线性映射能力强等优点，其在非线性、强耦合和不确定性系统的控制中得到了广泛的研究。发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足在常规神经网络的学习训练过程中，通常采用人工设定的方式确定网络隐含层节点数和相应的数据中心，其结构固定；另外，神经网络训练时需要所有可能的样本数据，该方法不能用于动态输入模式的在线学习算法。因此，采用常规神经网络辨识的控制系统其适应能力和鲁棒性较差。
发明内容
本发明提供了一种两感应电机同步系统的辨识与控制方法，本发明对两感应电机同步系统进行在线辨识，有效地提高单台感应电机的适应能力和鲁棒性，同时实现对两感应电机的解耦控制，详见下文描述—种两感应电机同步系统的辨识与控制方法，所述方法包括以下步骤(I)将速度参考值与速度反馈值Wrt做差，并通过第一控制器得到第一电机的第一转速给定值W1* ;将所述第一控制器的输出U1乘以所述第一电机和第二电机的半径比^Vr2，再与第二控制器的输出U2做差得到所述第二电机的第二转速给定值w/ ；(2)将所述第一控制器、所述第二控制器的输出Ul、U2和所述速度反馈值、经过第一时间延时模块后，作为第一神经网络辨识器的输入Xf ;将所述第一控制器、所述第二控制器的输出UpU2和张力F经过第二时间延时模块后，作为第二神经网络辨识器的输入\(3)将所述第一神经网络辨识器的输出yml与所述速度反馈值Wrt做差，通过差值对所述第一神经网络辨识器的网络权值进行调整；将所述第二神经网络辨识器的输出ym2与所述张力F做差，通过差值对所述第二神经网络辨识器的网络权值进行调整；
(4)将所述速度参考值与所述速度反馈值Wrt的差和所述第一神经网络辨识器输出对控制输入的导数dyml/dUl，输出到第一神经网络控制器，对所述第一控制器的参数kpl、kn、kdl进行在线调节；将张力参考值F*与所述张力F的差和所述第二神经网络辨识器输出对控制输入的导数dym2/dU2，输出到第二神经网络控制器，对所述第二控制器的参数kp2、ki2、kd2进行在线调节；(5)所述第一转速给定值W1*发送到第一变频器，所述第二转速给定值 < 发送到第二变频器，通过所述第一变频器和所述第二变频器实现对两感应电机同步系统的运行控制。 所述第一神经网络辨识器和所述第二神经网络辨识器的建立过程具体包括设X = [X1, X2. xk. . . xn]T 为网络的输入向量，xk 为输入量；H = [Ii1, h2. Iii. hx]T为径向基网络的径向基向量，其中Iii为闻斯基函数；I1 = exp(---J-) Z=I，2, ...I
' F bl ,式中Iii为第i个隐层节点的输出，Ci为高斯函数的中心矢量，b为高斯基函数的半径；I)初始化b，定义矢量A(j)用于存放属于各类的输出矢量和，定义计数器B(j)用于统计属于各类的样本个数，j为类别数，取值为正整数；2)从输入第一个数据对(xSy1)开始,在X1上建立一个聚类中心,令C1 = X1jA(I)=y1，B(I)=I,中心权值矢量 W1 = A(l)/B(l)；3)假设运行到第k个样本数据对(xk，yk)，k=2，3，…，n时存在m个聚类中心，中心点分别为C1, C2,…，Cm，再分别求出Xk到这m个聚类中心的距离Ixk-CiI, i = 1，2，…，!!!，!!!小于等于匕设|Xk-Cd|为最小距离，即Cd为Z的最近邻聚类；如果I xk-cd I > b,则将Xk作为新的聚类中心，并令cm+1 = xk, A (m+1) = yk,B(m+l)=l,在神经网络中再添加第m+1个隐单元,权值矢量wm+1 = A(i)/B(i)；如果|Xk-Cd| ( b，则计算新的聚类中心i = 1,2, ...，k;
八a XEciA" y^y,其中，Ka属于当前聚类中心的数据个数，X G Ci表示属于聚类中心Ci的所有数据占.则A(m) = A (m) +Yi*, B(m) = B(m)+1,隐单元到输出层的权值矢量为wm = A⑴/B⑴；4)当某一聚类个数大于等于50时，聚类中心停止调整；建立的动态径向基神经网络的^(Xk)输出为
i>,exP(—fm ixk) = d-;———;
^Xk-Ci
5exp(_^^)Wi为每次更新的权值矢量。本发明提供的技术方案的有益效果是本控制方法采用自适应构建的神经网络辨识器对具有复杂非线性耦合特性的两感应电机同步系统进行辨识、解耦与控制，通过合理的设计闭环控制系统，实现两电机同步系统中速度和张力的解耦控制，可获得良好的速度和张力控制特性；参数整定便利，控制算法简单，易于实现，具有一定的自适应性和鲁棒性，在工业过程控制中具有良好的应用前景。
图I为本发明提供的两电机同步系统物理结构的示意图；图2为本发明提供的两电机同步系统控制框图的示意图；图3为本发明提供的控制过程的示意图；图4为本发明提供的动态径向基神经网络的示意图；
图5为本发明提供的一种两感应电机同步系统的辨识与控制方法的流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。为了对两感应电机同步系统进行在线辨识，有效提高单台感应电机的适应能力和鲁棒性，同时实现对两感应电机的解耦控制，本发明实施例提供了一种两感应电机同步系统的辨识与控制方法，参见图I、图2、图3、图4和图5，详见下文描述两电机同步系统的物理结构如图I所示，根据虎克定律，考虑前滑量，张力具有以下的形式
权利要求
1.一种两感应电机同步系统的辨识与控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 (1)将速度参考值与速度反馈值Wrt做差，并通过第一控制器得到第一电机的第一转速给定值W1* ;将所述第一控制器的输出U1乘以所述第一电机和第二电机的半径比IVr2,再与第二控制器的输出U2做差得到所述第二电机的第二转速给定值w/ ； (2)将所述第一控制器、所述第二控制器的输出Ul、U2和所述速度反馈值Wrt经过第一时间延时模块后，作为第一神经网络辨识器的输入xf ;将所述第一控制器、所述第二控制器的输出UpU2和张力F经过第二时间延时模块后，作为第二神经网络辨识器的输入V (3)将所述第一神经网络辨识器的输出yml与所述速度反馈值做差，通过差值对所述第一神经网络辨识器的网络权值进行调整；将所述第二神经网络辨识器的输出ym2与所述张力F做差，通过差值对所述第二神经网络辨识器的网络权值进行调整； (4)将所述速度参考值与所述速度反馈值Wrt的差和所述第一神经网络辨识器输出对控制输入的导数dyml/dUl，输出到第一神经网络控制器，对所述第一控制器的参数kpl、kn、kdl进行在线调节；将张力参考值F*与所述张力F的差和所述第二神经网络辨识器输出对控制输入的导数dym2/dU2，输出到第二神经网络控制器，对所述第二控制器的参数kp2、ki2、kd2进行在线调节； (5)所述第一转速给定值W1*发送到第一变频器，所述第二转速给定值w2*发送到第二变频器，通过所述第一变频器和所述第二变频器实现对两感应电机同步系统的运行控制。
2.根据权利要求I所述的一种两感应电机同步系统的辨识与控制方法，其特征在于，所述第一神经网络辨识器和所述第二神经网络辨识器的建立过程具体包括设X = [xSx2. . . xk. . . xn]T为网络的输入向量，Xk为输入量；H = Dlph2. . . tv Ii1]1为径向基网络的径向基向量，其中Iii为闻斯基函数； ,
全文摘要
本发明公开了一种两感应电机同步系统的辨识与控制方法，将第一神经网络辨识器的输出与速度反馈值做差，通过差值对第一神经网络辨识器的网络权值进行调整；将第二神经网络辨识器的输出与张力做差，通过差值对第二神经网络辨识器的网络权值进行调整；将速度参考值与速度反馈值的差和第一神经网络辨识器输出对控制输入的导数，输出到第一神经网络控制器，对第一控制器的参数进行在线调节；将张力参考值与张力的差和第二神经网络辨识器输出对控制输入的导数，输出到第二神经网络控制器，对第二控制器的参数进行在线调节；第一转速给定值发送到第一变频器，第二转速给定值发送到第二变频器，实现对两感应电机同步系统的运行控制。
文档编号H02P5/50GK102751920SQ201210208169
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者夏长亮, 王萌, 陈炜 申请人:天津工业大学