交流电机控制系统的控制算法综述

1 引言
随着电力电子器件及微电子器件的迅速发展，以及现代控制理论在交流调速传动中的具体应用，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围传动；从单机传动到多机传动协调运转，几乎都可采用交流传动。但交流电机本质上是一个非线性的被控对象，电机参数在实际应用中会发生变化，而且可能存在比较严重的外部干扰。经典控制理论不能克服负载、模型参数的大范围变化及非线性因素的影响，因而控制性能将会受到影响。要获得高性能的交流电机控制系统，就必须研究先进的控制算法以弥补经典控制的缺陷和不足。近年来，随着现代控制理论的发展，先进控制算法被广泛应用于交流电机控制系统，例如自适应控制、滑模变结构控制、神经网络控制、模糊控制等，并取得一定成果。因此，这里将简要介绍目前交流电机控制系统中应用较多的几种控制算法。

2 交流电机控制系统的控制算法
2．1 PI控制
PI控制器以其简单、有效、实用的特性，广泛应用于交流电机控制系统。交流电机调速系统的速度环和电流环调节器均使用PI 控制器。但交流电机是一个强耦合的非线性对象，并且其应用环境较为复杂且常常存在各种干扰，电机参数也会在运行过程中发生变化。因此，PI控制器在交流电机调速中由于自身特点还存在不足，例如：PI控制器直接获取目标和实际之间的误差，这样就会由于初始控制力太大而出现超调，从而无法解决快速性和稳定性之间的矛盾；控制过程中，PI参数一旦确定，则无法在线自调整以适应对象参数的变化，即同一PI参数一般难以适用不同电机转速；PI控制器参数适用控制对象范围小。所以交流电机采用PI控制难以取得令人满意的调速性能，尤其是在对控制精度要求较高的场合。近年来，出现了模糊PI、自适应PI、神经网络PI等新型PI控制器，在一定程度上改善、提高了交流电机的调速性能。
2．2 模糊控制
模糊控制是利用模糊集合来刻画人们日常所使用概念中的模糊性，使控制器更逼真模仿熟练操作人员和专家的控制经验与方法。模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制。模糊控制的突出特点：无需建立被控对象的精确数学模型；系统的鲁棒性强，适应于解决常规控制难以解决的非线性、时变及滞后问题；以语言变量代替常规的数学变量；推理过程模仿人的思维过程，借鉴专家的知识、经验，处理复杂的控制问题。