[发明专利]两感应电机的神经网络广义逆协调控制变频器及构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两交流感应电机系统的同步协调控制变频器及其构造方法，适用于两台交流感应电动机带动共同负载(带状性负载)的控制，且可实现网络化，属于电力传动控制设备的技术领域。

背景技术

目前，在工业生产中大量存在着由两台交流感应电动机(简称感应电机)甚至多台电机带动共同负载(如带状性负载等)以相同的速度同步协调运行，系统大部分采用直流电机。由于直流电机结构复杂，维护困难，且存在换向问题，这给使用带来不方便。目前采用变频器来驱动感应电机已被广泛应用于原采用直流电机传动的许多领域，一台变频器可以较好地控制一台感应电机带动负载运行。但对两台电机带动共同负载运行的系统(简称两感应电机系统)来说，仅仅只采用变频器还不能满足带状性负载保持恒定的张力且系统同步协调运行的实际要求。因为在两感应电机中不光存在每台感应电机的速度与转子磁链的相互耦合，而且由于两感应电机的张力与两台感应电机的速度之差有关，因此存在两感应电机的速度和张力之间的相互耦合。两感应电机系统是一复杂的多变量非线性的耦合系统，不管是采用恒压频比控制变频器还是采用矢量控制变频器都很难使带动共同负载的两台感应电机实现高性能的同步协调运行，特别是网络化系统。

目前采用方法是在两感应电机系统外增加同步协调控制器，很明显增加同步协调控制器会使系统的成本变高，同时实现困难，很难达到真正的高性能同步协调运行。因此对两感应电机来说，通常采用变频器加感应电机加同步协调控制器的工作方式不是最有效的控制方式。

为了从本质上改善两感应电机对参数变化及扰动的适应性、鲁棒性和网络化系统的网络时延对系统的影响，实现两感应电机的速度和张力的解耦控制，进而提高两感应电机同步协调控制的运行性能，实现真正的高性能同步协调运行，需采用一些新的控制技术和新的控制方法。

神经网络是近年来迅速发展的一门学科，它是由大量的处理单元PE通过广泛的连接形成的复杂的网络，神经网络技术已引入到了参数估计与系统辨识中，神经网络估算技术已应用于生物、医疗、电子、数学、物理和工程等学科，通过建立模型实现。常用的广义回归神经网络由输入层、一层或者多层隐含层和输出层组成，各层之间采用全互连接，但同一层单元间不相互连接，只要在隐层中有足够多的神经元，多层网络就可以用来逼近几乎任何一个非线性函数，根据一组特定的输入便可得到要求的输出。

发明内容

本发明的目的是提供一种既可使每台电机具有优良的动、静态控制性能，抗电机参数变化及抗负载扰动能力强，又能有效地提高两感应电机的各项控制性能指标，如动态响应速度、稳态跟踪精度、参数鲁棒性及网络时延影响的两感应电机的神经网络广义逆同步协调控制变频器；本发明的另一目的是提供该两感应电机的神经网络广义逆同步协调控制变频器的构造方法。

本发明两感应电机的神经网络广义逆协调控制变频器采用的技术方案是：所述变频器是由线性闭环控制器、神经网络广义逆和复合被控对象连接构成的神经网络广义逆同步协调控制变频器，所述复合被控对象是由磁链观测器、被控的两台感应电机与包括坐标变换在内的扩展的流控逆变器及共同负载连接组成，将所述神经网络广义逆置于复合被控对象之前组成伪线性系统，该伪线性系统由两个磁链一阶稳定的伪线性子系统、一个速度一阶稳定的伪线性子系统和一个张力二阶稳定的伪线性子系统组成；在伪线性系统基础上构成线性闭环控制器的两个磁链控制器、一个速度控制器和一个张力控制器。

本发明两感应电机的神经网络广义逆同步控制变频器的构造方法采用的技术方案，先采用常用的电流、速度磁链观测模型及克拉克Clark变换组成两个磁链观测器，该磁链观测器的输入为感应电机的定子相电流i_a、i_b及速度ω_r，输出为转子磁链角θ及转子磁链ψ_r，其中，转子磁链ψ_r作为磁链闭环控制的反馈量，还依次包括如下步骤：

①由电流控制电压源逆变器、逆派克Park变换和逆克拉克Clark变换共同形成两扩展的流控逆变器；

②将磁链观测器、两扩展的流控逆变器与两台感应电机及其负载作为一个复合被控对象；