[發明專利]基于觸發機制的電機控制系統及方法

在審

• 申請號: 201811054413.2
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109120198A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 杜昭平;何文祥;伍雪冬;李建禎;景暉
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P23/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳海燕

本發明公開了一種基于觸發機制的電機控制系統及方法，包括速度控制器，速度控制器與串級控制回路連接，速度控制器還與模糊監督控制器連接；串級控制回路包括外環PID控制回路和內環PID控制回路；外環PID控制回路內設置有事件觸發器，事件觸發器通過觸發機制工作。本發明采用基于觸發機制的串級控制后，可以迅速克服外界擾動對系統的影響，減少網絡數據的傳輸量，從而提高控制性能和數據傳輸速率，降低網絡傳輸時延、數據包丟失等現象的發生概率，進而提高系統品質。利用模糊監督控制器對速度控制器參數在線調整，可以提高系統穩定性和魯棒性能，實現優化控制。

技術領域

本發明屬于電機控制技術領域，尤其涉及一種基于觸發機制的電機控制系統及方法。

背景技術

隨著社會和經濟發展，許多先進控制技術和方法應用到電機控制系統中，例如串級控制、模糊控制等。其中，串級控制系統成為自動化和控制領域以及直流電機和交流伺服電機領域技術發展的重點之一。串級控制系統具有能改善對象的動態特性、提高系統的控制質量，能迅速克服進入副回路的二次擾動，能提高系統的工作頻率以及對負荷變化的適應性較強等優點，已被廣泛應用于自動化制造、電機控制、化工行業、航空航天、電力行業等復雜的工業系統中。

將觸發機制引入自動控制系統中，在帶來許多優點的同時，也增加了控制系統分析與設計的復雜性，例如由于事件觸發機制的理論研究相對落后，缺少可行性的理論指導。克服觸發機制引入帶來的理論復雜性，是需要考慮的問題。

另外，目前國內外關于控制系統的研究和應用主要是針對單回路控制系統，與單回路控制系統相比，串級控制系統具有更多優點，例如可以提高控制系統性能，尤其是在系統具有外部擾動的情況下，能夠及時調整、快速穩定、減少擾動對系統的影響。另外，與單回路控制系統相比，串級控制系統設計時需要考慮更多的問題。

對于基于觸發機制的電機串級控制系統研究的難點在于，觸發機制的理論指導性不夠嚴謹，電機控制被控過程中的非線性等現象，觸發機制的引入可能導致系統性能下降甚至造成系統不穩定，同時也會給控制系統的分析和設計帶來困難。

因此，如何提高由于觸發機制引入，造成電機串級控制系統性能下降已成為需要解決的關鍵問題之一。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種基于觸發機制的電機控制系統及方法。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于觸發機制的電機控制系統，包括外環PID控制回路和內環PID控制回路；內環PID控制回路包括副變送器、電流控制器和副被控對象電流，并通過網絡順序連接；外環PID控制回路包括主變送器、事件觸發器、速度控制器、電流控制器、副被控對象電流、主被控對象轉速，并通過網絡順序連接。

進一步地，所述主變送器的輸出信號為所述事件觸發器的輸入信號，事件觸發器根據觸發機制得到的輸出信號為速度控制器的輸入信號，和已傳送到速度控制器的信號進行比較，比較值大于給定的觸發機制值，則將已傳送到速度控制器的信號進行更新；比較值小于或等于給定的觸發機制，速度控制器不更新輸出信號。

進一步地，所述速度控制器還與模糊監督控制器連接，所述模糊監督控制器根據速度控制器的輸入和主被控對象的輸出在線調整主被控對象的參數。所述模糊監督控制器由模糊器、模糊推理機、模糊規則表、解模糊器組成，通過模糊自整定在運行中不斷的檢測控制偏差和控制偏差變化率對兩個參數進行在線修改。

進一步地，所述電流控制器還與前饋控制器連接，前饋控制器根據副被控對象電流的輸出和外界擾動的影響在線調整電流控制器的參數。

一種基于觸發機制的電機控制方法，包括步驟：

(1)主變送器對主被控對象的輸出信號進行周期采樣；

(2)主變送器將采樣后得到的輸出信號通過外環PID控制回路傳輸至事件觸發器；