基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模變結(jié)構(gòu)的BLDC伺服控制系統(tǒng).pdf

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1、第十六卷第三期安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2011年9月Vo1．16。No．3JOURNALOFANHUIELECTRICALENGINEERINGPROFESSIONALTECHNIQUECOLLEGESeptember2011基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模變結(jié)構(gòu)的BLDC伺服控制系統(tǒng)謝建華(六安供電公司，安徽六安237006)摘要：針對離散時間系統(tǒng)，分析了趨近律中參數(shù)對系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時間的影響，提出了用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法自適應(yīng)調(diào)整參數(shù)的控制策略；并將研究結(jié)果用于無刷直流電機(jī)(BLDC)位置伺服系統(tǒng)變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明，該控

2、制器可以使伺服系統(tǒng)具有良好的跟蹤能力和很強(qiáng)的魯棒性。關(guān)鍵詞：變結(jié)構(gòu)控制；趨近律；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；無刷直流電機(jī)中圖分類號：TM33文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-9706(2011)03—0039·05PositionServoSystemBasedonNeuralNetworkSlidingModeVariableStructureX／EJian-hua(LuallPowerSupplyCompany，Luan237006，China)Abstract：Fordiscretetimesystems，theefectofthepara

3、meterchoiceisanalyzedinordertosho~enthetimeofreachingtheslidinghypersurface．Thenthenewmethodwhichusedthenetworksregulatedadap—tivelyparametersisappliedtoachieveaccurateservotrackingtoBLDC(brushlessDCmotor)controlsys—tern．Thesimulationresultsdemonstratethatthecontroll

4、erdesignedcanprovidetheperfecttrackingandstrongrobustness．Keywords：variablestructurecontrol；reachinglaw；neuralnetwork；brushlessDCm0引言變結(jié)構(gòu)控制是一種能用來實(shí)現(xiàn)線性和非線性魯棒性控制的方法。由于在變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)中的滑動模態(tài)具有不變性?，即它同系統(tǒng)的參數(shù)攝動和外界的干擾無關(guān)，這種理想的魯棒性引起了控制界的極大關(guān)注，且在連續(xù)時間系統(tǒng)中得到了很大的應(yīng)用。隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展和工業(yè)自動化等領(lǐng)域的實(shí)際需要

5、，控制算法越來越多地采用數(shù)字計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。但在采用數(shù)字計算機(jī)實(shí)現(xiàn)變結(jié)構(gòu)控制算法時，由于采樣過程的限制，變結(jié)構(gòu)控制不能產(chǎn)生理想滑模的等效控制，只能產(chǎn)生準(zhǔn)滑模(quasi．slidingmode)控制，使?fàn)顟B(tài)軌跡以抖動形式沿滑平面運(yùn)動，引起系統(tǒng)的顫振甚至是不穩(wěn)定，所以有必要在離散領(lǐng)域內(nèi)研究變結(jié)構(gòu)控制。高為炳提出了利用趨近律設(shè)計離散系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制?，該方案具有諸多優(yōu)越性，但系統(tǒng)會產(chǎn)生較大抖振。趨近律方法是通過改變控制律函數(shù)參數(shù)來達(dá)到控制目的，而控制器的控制律函數(shù)結(jié)構(gòu)的跳變勢必引起系統(tǒng)的抖振，因此許多學(xué)者提出了改進(jìn)方案。馬克茂等分析了

6、趨近律方法的到達(dá)條件，給出在達(dá)到準(zhǔn)滑動模態(tài)時立刻切換為變增益控制律的方案，該方法有效地削弱了系統(tǒng)的抖振。翟長連等通過研究影響滑動區(qū)寬度變化的因素，提出了采用時變的滑模函數(shù)來取代8值的方法，該方法也收稿日期：2011-04-25作者簡介：謝建華(1976-)，男，安徽六安市人，六安供電公司營銷部稽查室。·39·安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報第十六卷第三期明顯地削弱了抖振，但文中并沒對參數(shù)8進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[5]對趨近律方法中的參數(shù)和8如何影響作了定性地分析，并給出了較好的控制方案。由于趨近律方法中兩個參數(shù)之間存在著相互影響的關(guān)系，而文

7、獻(xiàn)[4]和[5]都是通過固定一個參數(shù)的情況下調(diào)整另一個參數(shù)，這為實(shí)際應(yīng)用帶來了諸多不便。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在解決非線性問題上同變結(jié)構(gòu)控制有著共性，因此二者可以很好地結(jié)合形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)控制。文獻(xiàn)[6]在設(shè)計變結(jié)構(gòu)控制時，就采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來補(bǔ)償系統(tǒng)未知的非線性部分，結(jié)果表明該方案有效地減小了開關(guān)增益，把抖振限制在一個很狹窄的邊界層內(nèi)。文獻(xiàn)[7]提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的等效控制器，對遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用實(shí)時循環(huán)算法，從而使學(xué)習(xí)誤差趨近于零，確保了系統(tǒng)穩(wěn)定性。王貞艷等給出利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)調(diào)節(jié)趨近律中的參數(shù)的設(shè)計方案，并消除了系統(tǒng)抖振，取得了較好

8、的控制效果。但由于曰P算法本身存在一些缺陷。。，會影響變結(jié)構(gòu)控制的動態(tài)品質(zhì)。本文首先對在趨近律方法中參數(shù)和8如何影響系統(tǒng)的到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的時間做出定量分析，進(jìn)而采用一種遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，該方案使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更簡潔，學(xué)習(xí)速率更快；同時能改善系統(tǒng)的動態(tài)