基于神经网络广义逆两电机同步系统二自由度内模控制

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1、江苏大学硕士学位论文摘要随着现代工业生产的蓬勃发展，多电机变频调速系统得到了越来越广泛的应用。高性能的多电机同步协调控制可以提高纺织、冶金、机械、造纸等行业产品的质量和成品率。诸类控制系统均属于多变量控制系统，如何解决这类非线性强耦合的复杂控制系统的控制问题，己成为当今电力拖动系统研究的重点。本文在国家自然科学基会(60874014)、江苏省自然科学基金(BK2007094)以及教育部博士点基金(20050299009)的资助下，以两台交流异步电机和变频器组成的调速系统为对象，应用基于神经网络广义

2、逆系统的二自由度内模控制方法，对该非线性强耦合系统的速度张力进行了解耦控制、跟踪控制以及鲁棒稳定性的研究。首先，对矢量控制方式下的两电机同步系统数学模型进行广义逆存在性分析，证明该系统可逆，进而导出系统的广义逆数学表达式。然后用动态BP神经网络逼近系统的广义逆，进一步构造神经网络广义逆系统串联在两电机同步系统之前，组成基于广义逆的伪线性复合系统，并分析了系统的开环特性。其次，介绍了内模控制的基本原理、主要性质以及内模控制结构的实现步骤。针对通常的内模控制结构只有一个自由度的缺陷，提出了改进型的二自

3、由度内模控制结构，为控制性能的高性能控制奠定了基础。接着，基于MATLAB仿真平台，应用S函数构建两电机同步系统的数学模型，对基于神经网络广义逆系统的二自由度内模控制方法进行了仿真研究。最后，基于S7—300PLC试验平台，对整个系统进行了解耦效果、跟踪效果以及鲁棒性能验证试验，并与传统PID控制的比较，表明基于神经网络广义逆系统的二自由度内模控制方法不但可以实现系统的解耦，使伪线性化后的子系统开环稳定，而且具有很强的鲁棒稳定性和很高的跟踪精度。试验结果表明，针对MIMO非线性强耦合系统，基于神经

4、网络广义逆系统的二自由度内模控制方法具有可行性，可以获得较好的控制效果，并且适用于多种控制场合，具有良好的应用前景。关键词：两电机系统；神经网络；广义逆；内模控制；二自由度；解耦控制；鲁棒稳定性江苏大学硕士学位论文ABSTRACTAccompaniedbythedevelopmentofmodemindustry,multi-motorvariablefrequencyspeed-regulatingsystemiswidelyappliedinfactoryyield，suchas，textil

5、e，metallurgy,machine，paper，steelrolling，andSOon．Realizationofhi曲controlperformanceofthesesystemscanimproveproductqualityandproductivity．Butthesekindofsystemsbelongtoamulti—variable，highcouplingcontrolsystems．Howtogaingreatcontrolperformancehasbecomean

6、keyissueinmodemelectricaldriverarea．WiththefinancialaidofNationalNatureScienceFund(608740141，ChinaMinistryofEducationFund(20050299009)andNaturalScienceFundofJiangsuProvince(BK2007094)，focusingonatwo-motorvariablefrequencyspeed—regulatingsystemcomposed

7、oftwoACinductionmotorsandinverters．two．degree．of-freedominternalmodelcontrol(2一DOFIMC)methodbasedonneuralnetworkgeneralizedinversewasproposed．Firstly,thegeneralizedreversibilityofthistwo-motorsystemworkingonvectorcontrolmodeWastestified．Onthebasisofre

8、versibilityanalysisoforiginalsystem．thegeneralizedinversemodelapproximatedbythedynamicalBPneuralnetworkwascascadedwiththeoriginalsystem．Secondly，theprincipleandrealizedstepofinternalmodelcontrolwereintroduced．Duetothedisadvantagesofcommonstruc