智能控制算法在电机控制中的应用分析

智能控制算法在电机控制中的应用分析

冀永兴 刘超 闫志强 董雅鑫 郭子扬

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北方自动控制技术研究所

摘要：电机控制系统作为我国当前工业发展的重要组成部份之一，大到工业的智能生产线，小到生活中常见的电动玩具都离不开电动控制系统的发展。控制算法是电机控制系统的核心，因此，采用先进的智能控制系统来调整电机控制方式，也能够进一步提高电机运行的可靠性与安全性，提升效率。对此，本文基于当前智能控制技术的发展概述以及算法分类，对智能控制算法在电机控制中的应用进行探讨，进一步保障电机控制系统的理想工作状态。

关键字：智能控制算法；电机控制；应用分析

前言：在我国科技水平迅速发展的背景下，智能一体化技术在工业当中的地位越来越重要。从目前的发展状况来看，我国在各个行业中都少不了电机控制系统的应用，不同的环境和工况对控制系统的快速性、稳定性和鲁棒性提出不同要求，而随着集成电路技术的不断创新，先进的控制算法得以应用，也进一步推动了电机控制系统的发展，以适应各种应用场景。因此还应当加强在智能控制技术下的电机控制应用，并且不断加强创新力度。令智能控制算法能够在电机控制系统当中得到更加高效、广泛的应用，促进设备性能的提升，改善生产生活方式。

1. 智能控制技术概述

智能技术控制系统的发展类似于一个能够进行自主驱动的智能机器，能够在无人干扰的状态下通过自主驱动来完成既定的目标，即通过计算机模拟人脑的技术方式能够实现完整的智能程序控制。其次，智能控制技术系统的发展组成十分复杂，其中包括专家系统、神经计算网络操控系统以及模糊计算等等，整个系统的发展都呈现出明显的组织性、交叉性的特点。随着我国科学技术迅速发展，智能控制技术应用系统也凭借其超高的工作效率得到了广泛的应用，为我国现代工业的生产生活发展都奠定了坚实的基础。从目前的发展状况来看，虽然智能控制算法在电机控制中的应用较为复杂。但却也可以高质量地完成人为操作下无法完成的智能控制任务，进一步降低工业的生产成本。在我国经济社会市场迅速发展的背景下，智能控制技术也会被更加广泛的应用于各项产业当中，进一步促进电机控制系统的正常发展。

2. 智能控制算法分类

1. 模糊计算

智能控制算法下的模糊计算理论最早起源于模糊逻辑数学，所谓模糊逻辑数学，就是利用不确切的数学来描述确切的事物。它的发展逻辑也是以模糊逻辑为基础的，同时模糊计算的方式也能直接反映出人类大脑的思维方式。近年来，模糊计算已经得到了快速的发展，并且应用在各行各业当中。

2. 神经计算

众所周知，人工智能技术的发展主要是通过利用数学算法来模拟人类大脑的思维过程，可以说智能控制算法下的神经计算也是利用数学算法来模拟人类大脑中的生物神经系统。在科学技术迅速发展的背景下，人工智能技术也逐渐被认定为是对人工神经网络的主要研究。因此，神经计算下的神经网络控制就是利用神经网络的学习能力以及信息储存能力来完成只有用人类的智力才能完成的控制。

三、智能控制算法在电机控制中的应用

1. 直流电机中的应用

电机在大众日常生活的发展当中随处可见，有着不可替代的重要作用。从目前的发展状况来看，电机主要可以分为两种发现类型，即直流电机与交流电机。首先，从直流电极的发展状况来看，虽然直流电机的应用不如交流电机的那样广泛，但也是当前电机发展中不可或缺的一部分。而研究直流电机的最终目的，也是为了能够更好地掌控电机的发展性能以及运转规律。从智能控制算法下的直流电机应用入手，主要可以分为直流电机的转速以及电流两方面，其中电机作为负载设备，可以充分与现代新兴的嵌入式单片机进行链接，让单片机作为其设备的控制器来进行调控。与传统的控制方式相比较，智能控制技术下的单片机控制嵌入，具有着更高的可靠性与安全性，同时也令直流电动机的调速系统在未来朝着智能化的方向不断发展。

根据相关资料显示，目前常用到的直流电机调速方式主要可以分为以下三种:

第一，改变电动机的主磁通。这种方法在理论上属于恒功率下的调法，唯一的缺陷是在响应时间上非常缓慢，虽然所涉及到的电源功率较小，但并不符合基本的设计要求。

第二，改变电枢回路电阻。这种方法隶属于有级调速的方式，但并不能达到基本设计所需要的精确度，且变化性不高，不符合设计要求。

第三，改变电枢供电电压。这种方式是目前智能控制算法下的直流电机控制中应用最广泛的设计方法之一，其改变电枢电压的方式主要可分为旋转电流机组、静止可控整流器以及脉宽调制交换器^【1】等。其中脉宽调制变换器的方式相比于其它技术来说，更加简单精准且有效实现直流电机的平滑性，拥有更高的控制性能。

2. 交流电机中的应用

智能控制算法下的交流电机应用主要可分为两种方式，即PID控制算法以及模糊控制算法。首先，从PID控制算法的角度来说，这种智能控制算法由于其控制器结构相对来说较为简单，且由于生产成本低廉、利于实现的特点，当前广泛地应用在我国工业的控制系统当中。其典型的闭环反馈控制系统如图一所示，Gp(S)是被控对象，Gc（S）是控制器。

图一 典型闭环反馈控制系统

其次，根据相关资料显示，模糊控制算法的建立利用研究者的操作经验所制定的控制规律，以及模糊的程序语言表达控制规律^【2】。其次，在对控制对象不明确的状况下建立的数学模型，并且输入信号间的逻辑关系。最后，在设立模糊规则的状态下完成控制的全过程，其模糊控制流程对照图如图二所示。

图二 模糊控制流程对照图

结论：

综上所述，在科学技术迅速发展的背景下，智能控制算法的发展也会越来越先进，同时智能控制算法在电机控制上的预案也会变得越来越广泛。从目前的发展状况来看，现有的神经计算以及模糊控制算法已经广泛应用于电机控制当中，相信在未来能够出现更多的智能控制算法，进一步提高电机控制系统的应用。

参考文献：

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