先进控制理论及策略在电机控制中的应用

摘 要：对于时代的发展需要先进技术的支持，无论是各种行业，在社会高速发展的今天都必须进行发展革新才能跟上时代的步伐。对于电机的控制而言同样如此，电机作为工业的必要执行元件，其重要性可想而知，而电机控制质量的好坏直接影响设备的生产能力，对此，需要稳定高效的控制算法来进行电机的控制。目前的先进控制理论也在不断发展，本文则对先进控制理论进行介绍研究。

關键词：先进控制理论；电机控制；策略

随着科技的发展，对于行业的发展与加工要求越来越高，因此对于控制而言提出了更高的要求。对于电机而言，其应用范围广，应用场合多，对于机械生产、电气控制以及平时的设备产品都离不开电机，而目前的发展对于电机的控制要求越来越高，传统的控制方式对于电机的发展而言产生脱节，对此，需要更加先进的控制方式来支撑电机控制。目前而言对于控制的方法与理论不断发展，并且产生了具有了一定的效果，如今的先进控制理论在电机控制中应用也越来越广泛。

1 控制理论的发展过程

1971年，德国学者Blaschke提出了交流电动机的矢量控制，[1]打开了电机控制的大门，至此，电机控制技术高速发展，并且交流伺服电动机的应用范围越来越过，逐步替代以往老旧的直流电动机。

1985年，德国学者Depenbrock提出直接转矩控制理论，[2]控制定子磁链空间和电磁转矩，简化了控制系统，为控制理论提供了方向。

随着技术的进一步发展，控制方式慢慢向无传感器方向发展，目前对于该方式依旧处以研发阶段，并没有广泛的应用，该控制方式需要继续将强理论基础。

直接控制的发展，该控制方式减少了机械系统的控制阻碍，但是却提高了控制的难度，为此，需要进行进一步的创新发展。

技术发展至今，越来越多的先进控制理论与控制算法涌现出来，为电机控制发展增加了推动力，其中较为典型的先进控制理论有鲁棒理论、智能控制以及自抗器控制。

2 鲁棒控制理论的应用

鲁棒控制是指为了满足控制系统的需要，在进行实际的控制过程中在既定的参数设置好之后，便不允许进行修改，并且能够满足最低的控制要求，目的是为了提高控制的可靠性。鲁棒控制的最大优点是其可靠性的保证，即便是在条件恶劣的条件下依旧能够进行控制系统的设计。该控制理论是对电机工作产生的频率范围或者时间范围来进行控制，以此来进行信息识别。

对于多电机的同时控制，协调运作时需要高精度的保证，但是由于很多场合对于电机的配合要求过高，很多时候都无法准确的解决，对于模型的建立与应用十分困难，并且还具有各种干扰性因素的影响，给予这种控制环境下，鲁棒控制理论则被提出应用。由于多电机同时工作时电机的模型、负载和跟踪曲线不确定，因此人们在多电机协调工作时进行鲁棒控制理论的应用，例如确定每轴静态的跟踪误差在模拟参考输入中小于允许的差值范围，则采用鲁棒控制理论作为位置环补偿器。[3]

3 智能控制理论的应用

智能化是当下发展的主流趋势，尤其是在控制方面，智能化发展是主旋律，其智能化电机控制的应用是指在电机能够根据工作环境自行进行控制，通过这种方式进行柔性加工的发展，该控制理论需要多各学科的交叉控制才能够有效完成，因此需要严格把握。

对于智能控制而言主要有两种方法，分别为神经网络法和模糊控制两种方法，这两种方法也是智能控制的两种基本方法。通过神经网络法，是对转子的转动与控制进行控制，通过类似于人的神经网络，将各种信号进行抽象处理，进而进行反馈传输，通过这种方式使电机能够对外界的信号变化做出恰当的反映，以整体提高电机的转动与稳定性。

模糊控制理论是以人的模糊思维新型控制，与人的语言方式类似，能够实现智能的反馈控制，通过模糊控制的方法，能够使电机在运行中始终处于较为理想的运动状态，实现良好的运动能力。

4 电抗器控制应用

PID控制调节是当下最为普遍也最为便利的控制方式，但是PID控制仍旧有不足之处，电抗器的提出应用有效改善了PID调节的不足之处，采用了非线性的方式，这种方式是在原有PID控制上进行革新，取其精化，去其糟粕，实现达到更为理想的控制方式。

该控制方式主要用于异步电动机的控制，异步电动机存在高线性、高阶等特征，在实际的工作过程中，会出现线性耦合的现象，并且是在运行过程中各因素之间相互作用影响。而自抗器属于非线性结构，减少了很多相互作用之间的干扰，并且能够对电机运动能够进行监控，排除了以往的控制不良的问题，具有不错的控制能力。

5 总结

电机是工业设备的重要组成部分，因此，对于电机的研发与控制对工业设备的发展具有很大的推动作用。本文首先对电机控制理论的发展过程进行相应的了解，明确当下的控制能力与未来的发展方向，其次对目前较为先进的控制理论进行探讨，了解目前先进的电机控制理论的优势所在以及应用范围。在未来发展中，电机的控制理论依旧是不可避免的话题，需要继续努力。

参考文献：

[1]王凡，王思文，郑卫刚.现代控制理论概述及实际应用意义[J].网友世界，2012（13）：59.61.

[2]张凌云，赖豪杰.先进控制理论及策略在电机控制中的应用[J].电机技术，2005（2）：38.41.

[3]史国亮，孙友松，黎勉，等.1100kN伺服曲柄压力机控制系统研究[J].锻压技术，2009，34（2）：79.82.

作者简介：张凯强（1989.），男，汉族，硕士，研究方向：电气工程及其自动化。