永磁交流伺服系統(tǒng)的智能PID控制

1、永磁交流伺服系統(tǒng)的智能PID控制.txtcopy（復(fù)制）別人的個(gè)性簽名，不叫抄襲，不叫沒主見，只不過是感覺對(duì)了。遇到過的事一樣罷了。 本文由wgtzzwfw貢獻(xiàn) pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘 要 隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料與控制理論的發(fā) 展， 年代末期進(jìn)入了伺服技術(shù)的交流化時(shí)代。相繼開發(fā)出各種類型的交流伺 服系統(tǒng)，并廣泛用于自 動(dòng)化領(lǐng)域，在相當(dāng)廣泛的范圍內(nèi)取代了步進(jìn)電機(jī)和直流 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。時(shí)至今日，交流伺服系統(tǒng)己成為伺服系統(tǒng)的主流。 在交流伺服系統(tǒng)控制中，依據(jù)經(jīng)典的以 及各種現(xiàn)代

2、控制理論提出的控制策 略都有一個(gè)共同的問題，即控制算法依賴于電動(dòng)機(jī)模型。當(dāng)系統(tǒng)受到參數(shù)變化 和擾動(dòng)作用的影響時(shí)，系統(tǒng)性能將受到影響，如何抑制這種影響一直是控制領(lǐng) 域一大課題。近年來，分受控制界重視的智能控制，由于它能擺脫對(duì)控制對(duì) 象模型的依賴，能夠在處理有不精確性和不確定性的問題中有可處理性、魯棒 性，因而將智能控制引入交流伺服控制成為一個(gè)必然的趨勢(shì)。 針對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的參數(shù)時(shí)變和非線性， 本文基于生物免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 機(jī)制提出將一種免疫控制器應(yīng)用于永磁交流伺服系統(tǒng)的速度和位置控制，以實(shí) 現(xiàn)具有一定自 適應(yīng)能力的高性能交流伺服系統(tǒng)。本論文主要做了以下工作。 首先分析永磁同步電 機(jī)的工作原理，

3、 建立其數(shù)學(xué)模型， 深入剖析其運(yùn)行特點(diǎn) 及控制機(jī)理。并對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體分析，針對(duì) 非線性、強(qiáng)禍合的 特點(diǎn)，利用矢量變換進(jìn)行電機(jī)模型的解禍，建立三種不同 （， ） 變頻方式下的永磁同步電機(jī)的位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)三閉環(huán)控制系統(tǒng)并利用 對(duì)其進(jìn)行仿真研究。 從 控制本身的特點(diǎn)出發(fā)， 分析其優(yōu)缺點(diǎn)， 介紹常規(guī) 控制的原理及其 參數(shù)整定方法和智能 控制及其參數(shù)整定。 探討生物免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律， 并對(duì)免疫系統(tǒng)復(fù)雜精細(xì)的自 我調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行 抽象和簡化，得到免疫響應(yīng)中的調(diào)節(jié)機(jī)理。并把免疫系統(tǒng)與控制系統(tǒng)類比提出 一種新型的免疫控制器。 該控制器把免疫控制器與常規(guī) ）控制和模糊推理結(jié) 合構(gòu)成模糊免疫 控制

4、器，以改善控制性能。仿真結(jié)果表明，這種控制器與 ） 常規(guī) 控制相比，具有較好的動(dòng)態(tài)性能、抗擾動(dòng)能力以 及較強(qiáng)的魯棒性能 且算法簡單易實(shí)現(xiàn)，具有一定的實(shí)用性。 ， 關(guān)鍵詞：永磁交流伺服系統(tǒng)，智能 ，免疫反饋，模糊免疫 控制 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 咖 ， （ ， ， ） ， ， ， ， ， ， 于交流永磁同步電 機(jī)的交流伺服系統(tǒng)作了深入的研 究，特別是對(duì)基于光電編碼器獲取速度反饋的伺服系統(tǒng)做了大量的智能控制的 仿真研究。 針對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的參數(shù)時(shí)變和高度非線性，本文基于生物免 疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)制提出將一種新穎的免疫控制器應(yīng)用于永

5、磁交流伺服系統(tǒng)的 速 度控制，從系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能， 抗千擾性、魯棒性等方面觀察比較采用免疫 控制器后系統(tǒng)的性能。主要內(nèi)容如下： （） 分析永磁同 機(jī)的工作原理， 步電 建立其數(shù)學(xué)模型， 深入剖析其運(yùn)行特 點(diǎn)及控制機(jī)理。并對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體分析，針對(duì) 非線性、強(qiáng)禍合 的特點(diǎn)， 利用矢量變換進(jìn)行電機(jī)模型的解藕， 建立三種不同（ ， ） 變頻方式下的永磁同步電 機(jī)的位置環(huán)、速度環(huán)、電 流環(huán)三閉環(huán)控制系統(tǒng)并利用 對(duì)其進(jìn)行仿真研究。 （） 控制本身的特點(diǎn)出發(fā)， 從 分析其優(yōu)缺點(diǎn)， 介紹常規(guī) 控制原理 及其參數(shù)整定方法和智能 控制及其參數(shù)整定。 （） 探討生物免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律， 并對(duì)免疫系統(tǒng)復(fù)雜精

6、細(xì)的自 我調(diào)節(jié)機(jī) 制進(jìn)行抽象和簡化，得到免疫響應(yīng)中的調(diào)節(jié)機(jī)理。并把免疫系統(tǒng)與控制系統(tǒng)類 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 比提出一種新型的免疫控制器。 該免疫控制器把免疫控制器與常規(guī) 控制和 模糊推理結(jié)合構(gòu)成模糊免疫 控制器， 以改善控制性能。 仿真結(jié)果表明， 這 種控制器與常規(guī) ） 控制相比，具有較好的動(dòng)態(tài)性能、抗擾動(dòng)能力以及較強(qiáng)的 魯棒性能，且算法簡單易實(shí)現(xiàn)，具有一定的實(shí)用性。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章 永磁同步電機(jī)模型及矢量控制技術(shù) 高性能的同步電 動(dòng)機(jī)控制需要現(xiàn)代控制理論的支撐，目 前使用最廣泛并已 在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用的當(dāng)屬矢量控制理論。此理論自 誕生之日 起就受到人們的廣 泛重視。 控制

7、需 矢量 要使用 精確的電 動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué) 模型， 在分析中 采用 坐標(biāo) 通常 系， 消除 坐標(biāo)系中電 以 壓方程是帶有周期性變系數(shù)的微分方程給求解帶來 的 麻煩。 本章作為后續(xù)內(nèi) 容的知識(shí)準(zhǔn)備， 將詳細(xì)推導(dǎo)有關(guān)的永磁同 動(dòng)機(jī)數(shù) 步電 學(xué)模型并介紹矢量控制的有關(guān)知識(shí)。 永磁同步電機(jī)的基本方程 三相永磁同步電 動(dòng)機(jī)是由 繞線式同步電動(dòng)機(jī)發(fā)展而來， 它用永磁體代替了 電勵(lì)磁，從而省去了勵(lì)磁線圈、滑環(huán)與電刷，其定子電流與繞線式同步電動(dòng)機(jī) 基本相同，輸入為三相對(duì)稱正弦交流電，故稱為三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)。 交流永磁同步電動(dòng)機(jī)是由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子的結(jié)構(gòu)形式與感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 一樣由導(dǎo)磁的定子鐵芯和導(dǎo)電的三相繞組

8、以 及固定鐵芯用的機(jī)座和端蓋等部件 組成。轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，采用適當(dāng)?shù)膸缀谓Y(jié)構(gòu)，使磁勢(shì)波形接近空間分布 正 弦波。 定子通以 位相差 三相正弦交流電 定 當(dāng) 相 的 時(shí)， 子產(chǎn)生空間 勻速旋 轉(zhuǎn)的磁場，磁場旋轉(zhuǎn)的速度與定子正弦波頻率有關(guān)，定子將接受的電能轉(zhuǎn)換為 旋轉(zhuǎn)的磁場。定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場相互作用產(chǎn)生推動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，完成 電 機(jī) 能到 械能的 化【 轉(zhuǎn) 的定子和普通電 勵(lì)磁三相同 步電動(dòng)機(jī)的定子是相似的。 如果永磁體 產(chǎn)生的 應(yīng)電 （ 動(dòng)勢(shì) 與勵(lì) 感 動(dòng)勢(shì) 反電 ） 磁線圈 產(chǎn)生的 應(yīng)電 感 動(dòng)勢(shì)一 也是正弦的， 樣， 那么 的數(shù)學(xué)模型就與電 勵(lì)磁同步機(jī)基本相同。 為使分析簡化起見，

9、 作如 下假設(shè)： （） 飽和效應(yīng)忽略不計(jì)； （） 感應(yīng)反電勢(shì)呈正弦分布； （） 不計(jì)渦流和磁滯損耗； （） 勵(lì)磁電流無動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程； （ ） 轉(zhuǎn)子上沒有勵(lì)磁繞組。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 這樣可以得到如圖 所示的永磁同步電動(dòng)機(jī)的的等效結(jié)構(gòu)坐標(biāo)圖，圖中 ，為三相定子繞組的軸線， 取轉(zhuǎn)子的軸線與定子相繞組軸線的 電氣角度為 圖 永磁同步電動(dòng)機(jī)的等效結(jié)構(gòu)坐標(biāo)圖 永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程為： 不 一 一 其中 輸出 ： 轉(zhuǎn)矩（ ） ， 一折算到電 機(jī)軸上的總負(fù) 矩（ 載轉(zhuǎn) ） （ ） 折 到電 軸 總 動(dòng) 量 機(jī) 上的 轉(zhuǎn) 慣 攤 ） 算 。 （ ） 一轉(zhuǎn)子角速度 由 可 速 動(dòng) 特 在負(fù) 矩不 定

10、時(shí) 知， 度的 態(tài) 性 載轉(zhuǎn) 一 ，取決于輸出轉(zhuǎn)矩的 式 對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制 特性。電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是由 磁場和電流共同決定的，因此， 實(shí)際是對(duì)磁場和電流的控制。 交流永磁電動(dòng)機(jī)的物理方程為： 凡 召 凡 。 腸 腸 幼 氣 月 腸 一 勸 （ ） 勸 尸 勸 ， ， ， 勸 衛(wèi) 衛(wèi) 衛(wèi) 衛(wèi) 衛(wèi) 月 氣 ， 尸 ， 留 與 勸 月 一 （ ） 一 （ ） 子 勸 （ ） 其中： “， ； 一三 ， “， 。 相定子 繞組的電 壓； 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 ， ， 一三相電 子繞組的電 流； ，幼 一三相定子繞組的 。 ， 磁鏈； ； 是 子 場 等 磁 ： 轉(zhuǎn) 磁 的 效 鏈 為轉(zhuǎn)子軸線與定子

11、相繞組軸線夾角的電氣角度。 交流永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程為： 氣 卜 腸 ?枯 蘭 一 ） （ 一 （ ） （ ） 其中 為電 。 機(jī)的極對(duì)數(shù)。 由電機(jī)轉(zhuǎn)矩方程可知，永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)為多變量禍合、非線性時(shí)變系 統(tǒng)。 交流電機(jī)的矢量控制 矢量控制思想的提出 由 轉(zhuǎn) 達(dá)式為 為 直流電 動(dòng)機(jī) 矩表 （ 轉(zhuǎn)矩常 可知，電 矩 數(shù)） 磁轉(zhuǎn) 兀 別 制電 流 磁 它 之間 成。 角 交關(guān) 各自 立， 分 控 樞電 通， 們 互 直 正 系 獨(dú) 和 在電路上互不影響， 轉(zhuǎn)矩控制容易實(shí)現(xiàn)，這也是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能好的根本 原因。 但是， 用同樣的理論和方法來分析、 設(shè)計(jì)交流調(diào)速系統(tǒng)時(shí)就不那么方便了。 由前文的

12、分析中可以 看出， 交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和直流電動(dòng)機(jī)模型相比有著 本質(zhì)的區(qū)別， 它是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)藕合的多變量系統(tǒng)，這使得調(diào)速系統(tǒng) 的調(diào)節(jié)器參數(shù)很難準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不理想。又由于交流電動(dòng)機(jī)的 磁 通矢量 都在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)， 凡 凡 彼此相對(duì)靜止， 欲控制轉(zhuǎn)矩， 必 須控制任兩磁通矢量的大小和相對(duì)位置。通常的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制量是交流 電 動(dòng)機(jī)的 子電 幅 和 定 壓 值 頻率（ 壓 制型 或定 流幅 瀕率 電 控制 電 控 ） 子電 值和 （ 流 型， ） 它們都是 標(biāo)量， 稱為 控制 故 標(biāo)量 系統(tǒng)。 量控制 在標(biāo) 系統(tǒng)中， 按電 機(jī) 只能 動(dòng) 的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行控制，不

13、能控制任意兩個(gè)磁通勢(shì)矢量的大小和相對(duì)位置， 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 轉(zhuǎn)矩控制性能差。 欲改善轉(zhuǎn)矩控制性能， 必須對(duì)定子電流或電壓實(shí)施矢量控制， 既控制大小， 又控制方向。一個(gè)矢量通常用它在直角坐標(biāo)系上的兩個(gè)分量來表達(dá)。交流電機(jī) 的 矢量（ 所有 磁通勢(shì)、 磁鏈、電 壓、電 都在空間以同 流） 步速旋轉(zhuǎn)，它 們?cè)诙?子 坐標(biāo)系 靜止系 上的 量，即 子繞組上的 （ ） 各分 在定 物理量都是交流 控制和計(jì) 量， 算不 方便。 助于坐標(biāo) 籍借 變換， 將三相交 機(jī) 流電 變換成 機(jī)， 可與 電 進(jìn)而 直 流電機(jī)等效起來。把這些變換應(yīng)用到控制方面，在三相電機(jī)上設(shè)法模擬直流電 機(jī)控制轉(zhuǎn)矩的規(guī)律，來改

14、善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，這就是交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速矢量 控制的主導(dǎo)思想。 矢且變換 矢量控制中所用的坐標(biāo)系有兩種： 一種是靜止坐標(biāo)系， 一種是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。 （） 子坐 （ 三相定 標(biāo)系 ， 三相定 ， 軸系） 子里有三相繞組， 其繞組 軸線分 別 為式 彼 互差 空間電 度， ， 此 ， 角 如圖 示， 矢 一所 某 量巧 三 坐 在 個(gè) 標(biāo) 軸上的 投影分別為， 代表了該矢量在三個(gè)繞組上的分量。 ， ， （） 子坐標(biāo)系 ， ） 兩相對(duì)稱 通以 兩相定 （ 軸系 繞組 兩相對(duì)稱電 亦 流， 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 對(duì)一個(gè)矢量，數(shù)學(xué)上慣用兩相直角坐標(biāo)系來描述，故定義一個(gè) 兩 標(biāo)系 。 尹 ） 它的 和三相定子坐

15、 相坐 （ 一 軸系 ， 軸 標(biāo)系的軸重合 （ 見圖 ） ， 它 超 圖 玲 矢 在 坐 系 投 。 于 軸 的 軸 前 軸， 中 ， 為 量巧 。 標(biāo) 的 影 由 。 和軸固定在定子相繞組軸線上， 這兩個(gè)坐標(biāo)系是靜止坐標(biāo)系。 （ 轉(zhuǎn)子 （ ） 坐 ） 坐標(biāo)系 軸系 轉(zhuǎn)子 標(biāo)系固 定在轉(zhuǎn)子上， 其 軸位于 軸 轉(zhuǎn)子 線 超 軸 ， 坐 系 轉(zhuǎn) 一 在 間 轉(zhuǎn) 角 度 轉(zhuǎn)， 上， 軸 前 該 標(biāo) 和 子 起 空 上以 子 速 旋 故 為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。 （） 坐 （軸系 定向 標(biāo)系 ） 坐標(biāo)系的軸固定 定向 在定向 磁 的 鏈?zhǔn)噶可希?軸超前軸 ， 標(biāo)系 磁鏈?zhǔn)噶恳?該坐 和 起在空間同 步旋轉(zhuǎn)，由

16、 于軸位于 磁鏈軸上， 又稱為定向 磁鏈軸， 而和軸垂直的 軸上的定子電流分量只產(chǎn)生 電磁轉(zhuǎn)矩，又稱為轉(zhuǎn)矩軸。 矢量 制中， 電動(dòng)機(jī)的 控 變量（ 壓、電 電 流、電 動(dòng)勢(shì)、 磁鏈等） 均可用空間 矢 量來描述，并常在幾種坐標(biāo)系中進(jìn)行變換和計(jì)算。 一個(gè)空間矢量從一種坐標(biāo)系 變換到另一坐標(biāo)系的原則是，在不同坐標(biāo)系下所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)完全一致。 （） 靜止坐標(biāo)系間的矢量變換 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 一個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量從三相定子坐標(biāo)系 （ 坐標(biāo)系）變換到定子兩相坐標(biāo)系 （ 一 坐標(biāo)系） 稱為 變換或 變換，稱其反變換為 反變 刀 ， 換或 變換。 圖 定子坐標(biāo)系 且考慮變換前后總功率不變，通過計(jì)算 若為 平

17、衡系統(tǒng) 二 ， 三相 ， ， 可 以得到： 陽 一坦 行 生 行 匡 隊(duì) 隊(duì) （ ） 同理可以推導(dǎo)出其逆變換為 屹 幾 厄 朽 一 陣 匹 （） 可 以得 出 行 ： 二 行 一 厄 衛(wèi) 邊 （ ） 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 （ ） 對(duì)于各相繞組的電流和磁鏈，也有同樣的變換，且變換矩陣與電壓變換矩 陣完全相同。 （） 兩相坐標(biāo)系間的矢量變換 一個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量從兩相定子靜止坐標(biāo)系 （ 一 坐標(biāo)系） 刀 變換到定子兩相旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)處理有不精確性和不確定性的問 題中有可處理性、魯棒性，因而 將智能控制引入交流伺服控制成為一個(gè)必然的趨勢(shì)。 智能控制理論是自 動(dòng)控制學(xué)科發(fā)展里程中的一個(gè)嶄新階段， 與傳統(tǒng)的經(jīng)典

18、、 現(xiàn)代控制方法相比，具有一系列獨(dú)到之處。首先，它突破了傳統(tǒng)控制理論中必 須基于數(shù)學(xué)模型的 框架， 不依賴或不完全依賴于 控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型， 只按實(shí) 際效果進(jìn)行控制。其次，繼承了人腦思維的非線性，智能控制器也具有非線性 特征；同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)控制的便利，可以根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)切換控制器的結(jié)構(gòu)， 用變結(jié)構(gòu)的方法改善系統(tǒng)的性能。在復(fù)雜系統(tǒng)中，智能控制還具有分層信息處 理和決策的功能。因此，智能控制也被成為繼經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制之后的第三 代自 動(dòng)控制技術(shù) 利用智能控制的非線性、變結(jié)構(gòu)、自 尋優(yōu)等各種功能來克服交流伺服系統(tǒng) 變參數(shù)與非線性等不利因素，可以提高系統(tǒng)的魯棒性。目 前智能控制在交流伺 服系 統(tǒng)應(yīng)

19、用中 較多的， 包括： 專家控 （ 、 控制、自 控 制 模糊 ） 學(xué)習(xí) 制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法等， 而且大多是在模型控制基礎(chǔ)上增加一定的智 能控制手段，以消除參數(shù)變化和擾動(dòng)的影響。 （） 專家系統(tǒng)及專家控制 專家系統(tǒng)是人工智能 應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)重要分支， 人工智能的理論和方法（ 如 知識(shí)表示、 搜索策略 ， ） 主要是以 專家系統(tǒng)的形式得到實(shí)際應(yīng)用。 一般認(rèn)為： 專家 系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)程序，它在某些特定領(lǐng)域中，能以 人類專家的水平去解決問 題， 在某些方面甚至可能超過人類專家。 專家控制器的工作過程就是將給定值、測量數(shù)據(jù)、 波形特征等作為當(dāng)前事 實(shí)，與控制規(guī)則相匹配，從而得到控制量?？刂埔?guī)

20、則體現(xiàn)的是專家的專門只是 和經(jīng)驗(yàn)，為了使控制器能隨著對(duì)象特性的變化自 動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，不斷改善系 統(tǒng)性能，一般還可以給他設(shè)置學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。 目 經(jīng)開始將專家控制應(yīng)用于快響應(yīng)的電 前，人們己 氣傳動(dòng)系統(tǒng)的研究。 （） 模糊控制 模糊控制是利用模糊集合來刻畫人們?nèi)粘Ｋ褂玫母拍钪械哪：?，使?制器能更逼真地模仿熟練操作人員和專家的控制經(jīng)驗(yàn)與方法，它包括精確量的 模糊化、 模糊推理、 模糊判決三部分。 模糊控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)包括： 模糊化接口、 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 模糊推理機(jī)、模糊規(guī)則庫、非模糊化接口 幾個(gè)部分。 模糊控制的最大優(yōu)點(diǎn)是它不依賴被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，并且能克服非 線性因素的影響，對(duì)

21、被控對(duì)象的參數(shù)變化不敏感，即具有較強(qiáng)的魯棒性，因此 它是解決不確定性系統(tǒng)控制的一種有效途徑。 但它對(duì)信息進(jìn)行簡單的模糊處理 會(huì)導(dǎo)致被控系統(tǒng)精度的降低和動(dòng)態(tài)品質(zhì)變差。為了提高系統(tǒng)的精度則必然要增 加量化等級(jí)，從而導(dǎo)致規(guī)則的迅速增多，因此影響規(guī)則庫的最佳生成，且增加 系統(tǒng)的 雜性和 復(fù) 推理時(shí)間。 此一般都需要與 控制方法相結(jié) 如與 控 因 其他 合（ 滑模 制的結(jié)合） 才能獲得優(yōu)良 ， 的性能 （ ） 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是多個(gè)神經(jīng)元通過互聯(lián)構(gòu)成的網(wǎng) 絡(luò)，常見的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交接結(jié)構(gòu) 有包括無反饋前向多層網(wǎng)絡(luò)、有反饋前向多層網(wǎng)絡(luò)、層內(nèi)有互聯(lián)的多層前饋網(wǎng) 絡(luò)、任意元可能有連接的相互結(jié)合型網(wǎng)絡(luò)等。 神

22、 絡(luò)的 包括： 存儲(chǔ)是分布式的 使得網(wǎng) 特點(diǎn) 經(jīng)網(wǎng) 信息 健 絡(luò)具有很強(qiáng)的 容 信息 錯(cuò)性、 魯棒性和聯(lián)想記憶功能 ； ） 具有自 適應(yīng)性和自 組織性（ 來源于連接的多 樣 性極 連接強(qiáng) 可塑性 ； 度的 ） 采用并行處理方式 這使得處理 （ 速度變得非常優(yōu)越） ； 層 次 （ 性 這是由 絡(luò)的 聯(lián)結(jié) 定的 。 網(wǎng) 互 構(gòu)決 ） （） 學(xué)習(xí)控制（ 包括遺傳學(xué)習(xí)） 學(xué)習(xí)控制是日 本學(xué)者 等人于 年提出的 。 學(xué)習(xí)控制是對(duì)系統(tǒng) 運(yùn)行的未知信息進(jìn)行學(xué)習(xí)，并把學(xué)習(xí)的信息作為一種經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到未來的決策和 控制之中去。 學(xué)習(xí)控制對(duì)于具有可重復(fù)性運(yùn)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等被控對(duì)象有著 廣泛的應(yīng)用前景，而它們

23、又都包含有多個(gè)滿足一定動(dòng)、靜態(tài)性能指標(biāo)的位置伺 服系統(tǒng)。因此， 研究位置伺服系統(tǒng)的學(xué)習(xí)控制具有一定的典型性。不過應(yīng)該指 出，學(xué)習(xí)控制本身不能克服系統(tǒng)的隨機(jī)千擾。一般來說，自學(xué)習(xí)控制也常是與 其他控制方 合在一 。 法結(jié) 起的 例如，目 前模糊 控制的 個(gè)引 注目 研究 一 人 的 方 向就是自學(xué)習(xí)模糊控制，這種控制是走向更高層次智能控制的一種過渡。 （ ） 預(yù)測控制 預(yù)測控制將人類能通過對(duì)未來情況的把握來確定當(dāng)前行動(dòng)的能力引入了控 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 制領(lǐng)域。在控制領(lǐng)域，如何恰當(dāng)?shù)乩梦磥硇畔?，并因此而提高控制系統(tǒng)的性 能方面，己經(jīng)在理論上取得了許多引人注目的進(jìn)展。 在機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等

24、機(jī)電 領(lǐng)域中， 可以利用未來目 標(biāo)值等未來信息的情 況是很多的。在這種情況下，根據(jù)當(dāng)前目 標(biāo)值，以及未來目 標(biāo)值和未來外部干 擾等信息來共同 確定當(dāng)前的控制方案，無疑是一件很有價(jià)值的思路。預(yù)測伺服 系統(tǒng)就是希望通過對(duì)目 標(biāo)信號(hào)及干擾信號(hào)的未來信息的利用來改善系統(tǒng)的控制 性能。從結(jié)構(gòu)上來看，采用預(yù)測控制的伺服系統(tǒng)就是在采用通?？刂撇呗缘乃?服系統(tǒng)上加一個(gè)利用未來信息的前饋預(yù)測補(bǔ)償環(huán)節(jié)所構(gòu)成。因此，可望使系統(tǒng) 在保持原有的穩(wěn)定性和魯棒性的同時(shí)，通過對(duì)未來信息的利用使得系統(tǒng)的性能 指標(biāo)得到 進(jìn)一步地改 善 人工免疫控制的研究現(xiàn)狀 近代計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的顯著特點(diǎn)之一是與生命科學(xué)的相互交叉、相互 滲透

25、日 益密切。生命科學(xué)尤其是生物學(xué)的發(fā)展為計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展提供了許多 新方法和新思路。目 前，針對(duì)生命科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉領(lǐng)域的研究已 成為 當(dāng)今科學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要的研究方向，并取得了許多的舉世矚目的研究 成果， 腦神 統(tǒng)為 如以 經(jīng)系 基礎(chǔ)的 經(jīng)網(wǎng) 遺傳系統(tǒng)為 礎(chǔ)的 算法 神 絡(luò)和以 基 遺傳 等。 生物免疫系統(tǒng)是生物體賴以生存的基本保障，它是自 然進(jìn)化演變的結(jié)果。 從計(jì)算機(jī)科學(xué)的角度來看， 生物免疫系統(tǒng)可以 看作是一個(gè)具有高度并行處理能 力的 分布式、自 適應(yīng)和自 組織的 。 物免 是 系統(tǒng) 生 疫學(xué) 在對(duì)生 物免疫系 統(tǒng)研究 的基礎(chǔ)上發(fā)展并逐漸形成的一門較為完整的學(xué)科。目 前，生命

26、科學(xué)研究工作者 們正在利用計(jì)算機(jī)技術(shù)為生物免疫系統(tǒng)及其各種機(jī)體功能與特征行為進(jìn)行數(shù)學(xué) 建模，以便更加容易地分析和解釋這些生物免疫現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)理。 另一方面，生物免疫系統(tǒng)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)、識(shí)別、記憶和特征提取能力， 這些能力正是智能性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需要的。因此，生物免疫系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu) 成為計(jì)算機(jī)科學(xué)研究工作者競相研究的對(duì)象。目 計(jì)算機(jī)工作者們已 前， 從生物 免疫系統(tǒng)中 獲得了一些重要的啟示和借鑒，并且將其應(yīng)用于解決計(jì)算機(jī)工程應(yīng) 用中的一些用一般方法難以 解決的復(fù)雜問 人工免疫系統(tǒng)（ 題。 是利用生 疫系 工作原 ，） 正 物免 統(tǒng)的 理，以 生物免疫 學(xué)基本 概念和 理 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文

27、 論為基礎(chǔ)面向應(yīng)用的計(jì)算機(jī)模型，是將生物免疫學(xué)的相關(guān)原理和概念與計(jì)算機(jī) 科學(xué)相結(jié)合的 產(chǎn)物 人工免疫系統(tǒng)繼承了生物免疫系統(tǒng)的許多優(yōu)良 特性，這些特性使得人工免 疫系統(tǒng)很快的 成為學(xué)術(shù)界 研究的熱點(diǎn)， 并成為計(jì)算智能 研究的一個(gè)嶄新的分支。 等 ， 許多 國際期刊將人工免疫系統(tǒng)作為重要議題。 在 年和 年 還相繼出 人 疫系統(tǒng) 版了 工免 專輯。 此外， 工免疫 人 系統(tǒng)也已成為計(jì)算機(jī)國際學(xué)術(shù)會(huì)議的熱點(diǎn)議題， 如 ， 國際會(huì)議從 年開始每年組織專門的人工免疫系統(tǒng)研討會(huì)， 還 有 ， （ （ ） ） 等國際會(huì)議也將人工免疫系統(tǒng)作為 討論的 主題之 一。 年 月在英國 大學(xué)還成功召開了 第一屆人工免

28、疫系統(tǒng)國際學(xué) 術(shù) 議 （ 會(huì) ） 結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用提出的人工免疫系統(tǒng)特別適合于解決具有魯棒性、自 適 應(yīng)性和動(dòng)態(tài)性要求的實(shí)際 工程應(yīng)用問 題。免疫響 過程控制存在很大的相似 應(yīng)和 之處，我們可以把生物體看成被控對(duì)象，把抗原的入侵和內(nèi)部細(xì)胞的突變看成 各類干擾，把免疫系統(tǒng)看成控制器，這樣免疫響應(yīng)就類似與一個(gè)對(duì)干擾的控制 過程。但免疫系統(tǒng)控制的對(duì)象遠(yuǎn)比工程中的對(duì)象復(fù)雜，免疫控制的效果比實(shí)際 過程控制效果更穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、魯棒。免疫響應(yīng)的自 適應(yīng)性、協(xié)調(diào)性、 魯棒性、 對(duì)未知環(huán)境的適應(yīng)能力吸引了過程控制領(lǐng)域?qū)＜业淖⒁猓庖唔憫?yīng)這些特點(diǎn)是 過程控制尤其是復(fù)雜、存在未知千擾對(duì)象的控制所追求的。下面就是人工免

29、疫 系統(tǒng)在控制中的一些應(yīng)用。 （） 基于對(duì)異物的快速反應(yīng)和快速穩(wěn)定免疫系統(tǒng)的免 疫反饋機(jī)理可用于發(fā) 展有效的反饋控制系統(tǒng)， 基于 細(xì)胞免疫反饋控制規(guī)律設(shè)計(jì)的自 調(diào)整免疫反饋 控制器， 型免 文 用 疫控制器和 一個(gè)增量模 塊組成的 免疫控 制器建 模 立了 糊自 調(diào)整免疫反饋控制系統(tǒng)，將此控制器用于激光熱療法組織度的控制中，結(jié) 果表明 其控制性能優(yōu)于常規(guī)控制器。 （） 基于免疫系統(tǒng)中 細(xì)胞之間的 相互反應(yīng)機(jī)理， 細(xì)胞能 即 在動(dòng)態(tài)變 化的環(huán)境中保持其數(shù)量的 平衡，由 于分布式自 主機(jī)器人與生物免疫系統(tǒng)的相似 性， 將此原理 應(yīng)用到一個(gè)多機(jī)器人系統(tǒng)的 控制結(jié)構(gòu)中 （） 基于細(xì)胞選擇說和獨(dú)特性網(wǎng)絡(luò)

30、學(xué)說的控制機(jī)理， 利用生物免疫系統(tǒng)的 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 自 保護(hù)和 自 維持能力，把每個(gè)機(jī)器人看成 細(xì)胞，每個(gè)環(huán)境看成抗原，行為 策略看成抗體，用于控制分布式機(jī)器人系統(tǒng)，使其在環(huán)境條件改變時(shí)，能選擇 一個(gè)合適的 行為策略 （） 基于局部記憶和網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)學(xué)說應(yīng)用于 結(jié)構(gòu)，并利用多樣性產(chǎn) 生、自忍耐建立、 記憶非己三個(gè)步驟， 在干擾知識(shí)不能得到的情況下控制系統(tǒng)， 用于噪 聲的自 適應(yīng)控制 （ （ ）把免疫系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，識(shí)別和處理人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑塊，并 應(yīng)用于復(fù)雜 動(dòng)態(tài)行為 模和自 建 適應(yīng)控制， 文 將此方法用于 控制一個(gè)不確定 直升 垂直 機(jī)盤旋模 型。 除控制領(lǐng)域外， 人工免疫

31、在其他領(lǐng)域如機(jī)器人、故障檢測與診斷、知識(shí)挖 掘、數(shù)據(jù)處理、圖象處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全、組合優(yōu)化、模式識(shí)別中也取得了 成功的應(yīng)用。 論文主要內(nèi)容 本論文源自 項(xiàng)目 高響應(yīng)直線電 機(jī)與伺服控制器的研究與開發(fā) 本文 ， 是在此項(xiàng)目 的基礎(chǔ)上，對(duì)基于交流永磁同步電 機(jī)的交流伺服系統(tǒng)作了深入的研 究，特別是對(duì)基于光電編碼器獲取速度反饋的伺服系統(tǒng)做了大量的智能控制的 仿真研究。 針對(duì)永磁交流伺服系統(tǒng)的參數(shù)時(shí)變和高度非線性，本文基于生物免 疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)制提出將一種新穎的免疫控制器應(yīng)用于永磁交流伺服系統(tǒng)的 速 度控制，從系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能， 抗千擾性、魯棒性等方面觀察比較采用免疫 控制器后系統(tǒng)的性能。主要內(nèi)容

32、如下： （） 分析永磁同 機(jī)的工作原理， 步電 建立其數(shù)學(xué)模型， 深入剖析其運(yùn)行特 點(diǎn)及控制機(jī)理。并對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了整體分析，針對(duì) 非線性、強(qiáng)禍合 的特點(diǎn)， 利用矢量變換進(jìn)行電機(jī)模型的解藕， 建立三種不同（ ， ） 變頻方式下的永磁同步電 機(jī)的位置環(huán)、速度環(huán)、電 流環(huán)三閉環(huán)控制系統(tǒng)并利用 對(duì)其進(jìn)行仿真研究。 （） 控制本身的特點(diǎn)出發(fā)， 從 分析其優(yōu)缺點(diǎn)， 介紹常規(guī) 控制原理 及其參數(shù)整定方法和智能 控制及其參數(shù)整定。 （） 探討生物免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律， 并對(duì)免疫系統(tǒng)復(fù)雜精細(xì)的自 我調(diào)節(jié)機(jī) 制進(jìn)行抽象和簡化，得到免疫響應(yīng)中的調(diào)節(jié)機(jī)理。并把免疫系統(tǒng)與控制系統(tǒng)類 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 比提出一種新型的免疫控制器。 該免疫控制器把免疫控制器與常規(guī) 控制和 模糊推理結(jié)合構(gòu)成模糊免疫 控制器， 以改善控制性能。 仿真結(jié)果表明， 這 種控制器與常規(guī) ） 控制相比，具有較好的動(dòng)態(tài)性能、抗擾動(dòng)能力以及較強(qiáng)的 魯棒性能，且算法簡單易實(shí)現(xiàn)，具有一定的實(shí)用性。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章 永磁同步電機(jī)模型及矢量控制技術(shù) 高性能的同步電 動(dòng)機(jī)控制需要現(xiàn)代控制理論的支撐，目 前使用最廣泛并