आधुनिक नियंत्रण रणनीति

आधुनिक नियंत्रण रणनीति

पारंपरिक एसी सर्वो मोटर ड्राइव नियंत्रण रणनीति का उपयोग ज्यादातर इस शर्त के तहत किया जाता है कि नियंत्रित ऑब्जेक्ट मॉडल निर्धारित किया जाता है, बदलता नहीं है और रैखिक है, और ऑपरेटिंग परिस्थितियों और ऑपरेटिंग वातावरण स्थिर होने के लिए निर्धारित किया जाता है। हालांकि, एसी स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर का गतिशील गणितीय मॉडल एक अरेखीय, दृढ़ता से युग्मित, समय-भिन्न बहुक्रियाशील प्रणाली है। उच्च प्रदर्शन आवश्यकताओं के मामले में, विभिन्न गैर-प्रभाव, वस्तु की संरचना और मापदंडों में परिवर्तन, और ऑपरेटिंग वातावरण में परिवर्तन पर विचार किया जाना चाहिए। और समय-बदलती और अनिश्चित कारक जैसे पर्यावरणीय गड़बड़ी। कुछ हद तक आधुनिक नियंत्रण सिद्धांत का विकास और अनुप्रयोग शास्त्रीय नियंत्रण सिद्धांत की खामियों के लिए समय-भिन्न गैर-स्टोकेस्टिक प्रणाली के लिए बनाते हैं।

(1) प्रत्यक्ष टोक़ नियंत्रण

डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोल थ्योरी एक उच्च प्रदर्शन वाली एसी मोटर नियंत्रण रणनीति है जो 1980 के दशक में जर्मन विश्वविद्यालय रूहर और जापानी विद्वान i.takahash के प्रोफेसर एम। डिपेनब्रोक द्वारा प्रस्तावित है। नियंत्रण की रणनीति भी नियंत्रित वस्तु के सटीक गणित पर आधारित होती है। मॉडल, लेकिन वेक्टर नियंत्रण के विपरीत, जटिल समन्वय परिवर्तनों के बिना स्टेटर समन्वय प्रणाली में सीधे एसी मोटर के गणितीय मॉडल का विश्लेषण करता है। स्टेटर फील्ड ओरिएंटेशन को अपनाया जाता है, किसी भी डिकूपिंग करंट की आवश्यकता नहीं होती है, और टॉर्क और फ्लक्स लिंकेज को सीधे दो-स्थिति, कंट्रोल द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो स्टेटर करंट को टॉर्क और एक्साइटेशन कंपोनेंट्स में विघटित होने से बचाता है, और सीधे स्विचिंग स्थिति को नियंत्रित करता है। पलटनेवाला। अच्छा नियंत्रण, टोक़ के उच्च गतिशील प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए टोक़ की तेजी से प्रतिक्रिया पर ध्यान केंद्रित कर रहा है। प्रत्यक्ष टॉर्क कंट्रोल फील्ड ओरिएंटेशन स्टेटर फ्लक्स लिंकेज का उपयोग करता है, जो रोटर मापदंडों से प्रभावित नहीं होता है। जब तक स्टेटर प्रतिरोध ज्ञात है, तब तक इसे देखा जा सकता है और मोटर मापदंडों के प्रति संवेदनशील नहीं है।

प्रत्यक्ष टोक़ नियंत्रण प्रौद्योगिकी को सफलतापूर्वक प्रेरण मोटर इन्वर्टर नियंत्रण के क्षेत्र में लागू किया गया है, और एबीबी ने उत्पादों की एक श्रृंखला शुरू की है। हालांकि, स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर के आवेदन में, प्रत्यक्ष टोक़ नियंत्रण में अभी भी कुछ समस्याएं हैं। प्रत्यक्ष टोक़ नियंत्रण चुंबकीय श्रृंखला के हिस्टैरिसीस का उपयोग करता है, और मोटर टोक़ स्पंदित होता है, जो सीधे मोटर की चिकनाई को प्रभावित करता है। प्रत्यक्ष टॉर्क कंट्रोल को फ्लक्स लिंकेज और टॉर्क का निरीक्षण करने की आवश्यकता होती है। सटीकता कम गति पर खराब होती है, जिसके परिणामस्वरूप खराब मोटर का प्रदर्शन और छोटी मोटर गति सीमा होती है। मोटर के छोटे स्टेटर इंडक्शन के कारण, मोटर चालू होने और लोड में परिवर्तन होने पर वर्तमान प्रभाव बड़ा होता है, और फ्लक्स लिंकेज और टॉर्क रिपल बड़े होते हैं। इसके अलावा, चूंकि मोटर के स्थिर होने पर फ्लक्स लिंकेज की प्रारंभिक स्थिति का अनुमान नहीं लगाया जा सकता है, इसलिए मोटर को शुरू करना मुश्किल है। यद्यपि देश और विदेश में कुछ विद्वान हाल के वर्षों में स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर की प्रत्यक्ष टोक़ नियंत्रण रणनीति की कोशिश कर रहे हैं और सुधार कर रहे हैं, यह नियंत्रण योजना एसी सर्वो ड्राइव प्रौद्योगिकी की आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है।

(2) स्लाइडिंग मोड चर संरचना नियंत्रण

वैरिएबल स्ट्रक्चर कंट्रोल नॉनलाइनर कंट्रोल की श्रेणी से संबंधित है, और इसकी नॉनक्लियरिटी कंट्रोल की असंगतता के रूप में प्रकट होती है, अर्थात्, एक स्विचिंग विशेषता जो सिस्टम की "संरचना" को बदलती है। स्लाइडिंग मोड वेरिएबल स्ट्रक्चर कंट्रोल को सिस्टम के गणितीय मॉडल को जानने की जरूरत नहीं है। यह केवल सिस्टम मापदंडों और उनके परिवर्तनों की अनुमानित सीमा को समझने की जरूरत है, ताकि चर संरचना नियंत्रण में तेजी से प्रतिक्रिया, मापदंडों के प्रति असंवेदनशीलता और अशांति में परिवर्तन के फायदे हों, और ऑनलाइन पहचान और डिजाइन की कोई आवश्यकता न हो। आदेश और डिकम्पलिंग को कम करने के कार्य के साथ, जब सिस्टम स्लाइडिंग मोड स्थिति में प्रवेश करता है, तो सिस्टम का राज्य अब मूल पैरामीटर परिवर्तन और सिस्टम की बाहरी गड़बड़ी से प्रभावित नहीं होता है, लेकिन स्विच प्लेन के पास स्लाइड करने के लिए मजबूर होता है पूर्ण आत्म अनुकूलनशीलता और मजबूती के साथ, इसलिए रपट मोड नियंत्रण को सफलतापूर्वक स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर सर्वो प्रणाली में लागू किया गया है। हालांकि, बैंग-बैंग नियंत्रण के कारण, चैटिंग समस्या अनिवार्य रूप से होती है, और स्लाइडिंग मोड चर संरचना नियंत्रण के व्यापक अनुप्रयोग में चैटिंग समस्या एक बड़ी कठिनाई है। वर्तमान में, एसी सर्वो मोटर प्रणाली में, स्लाइडिंग मोड संरचना को बदलकर, जैसे कि उच्च-क्रम स्लाइडिंग मोड संरचना और फ़िल्टरिंग प्रसंस्करण का उपयोग करके, स्लाइडिंग मोड चर संरचना नियंत्रण के कारण होने वाली चटर्जी समस्या कुछ हद तक हल हो जाती है।

(३) अनुकूली नियंत्रण

1950 के दशक की शुरुआत में गोलक्-वेल द्वारा अनुकूली नियंत्रण का प्रस्ताव किया गया था। यह पहचान सिद्धांत के साथ प्रतिक्रिया नियंत्रण को जोड़ती है, और सिस्टम पर नियंत्रित वस्तु, बहाव और पर्यावरण गड़बड़ी की विशेषताओं में परिवर्तन के प्रभाव का प्रस्ताव करता है, या जब नियंत्रित प्रक्रिया के कई पैरामीटर नहीं होते हैं या ये पैरामीटर सामान्य ऑपरेशन में होते हैं। परिवर्तन, विशेष रूप से जब धीमे चर होते हैं, तो नियंत्रित ऑब्जेक्ट के समायोजन को पूरा करने के लिए कुछ प्रदर्शन संकेतक प्राप्त करके अनुकूलित किया जाता है।

वर्तमान में नियंत्रण के लिए लागू किए गए अनुकूली तरीके मॉडल संदर्भ अनुकूली, पैरामीटर पहचान आत्म-सुधार नियंत्रण और विभिन्न नए विकसित गैर-अनुकूली अनुकूली नियंत्रण हैं। मॉडल संदर्भ अनुकूली नियंत्रण प्रणाली को नियंत्रण ऑब्जेक्ट के सटीक गणितीय मॉडल की आवश्यकता नहीं होती है और पैरामीटर पहचान की आवश्यकता नहीं होती है। त्रुटि सिग्नल को शून्य करने के लिए सिस्टम की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए एक अनुकूली पैरामीटर समायोजन कानून डिजाइन करना महत्वपूर्ण समस्या है। मुख्य लाभ यह है कि इसे लागू करना आसान है और तेज है। हालांकि, अनुकूली एल्गोरिथ्म में कुछ समस्याएं हैं, जैसे कि गणितीय मॉडल और बोझिल संचालन, जो नियंत्रण प्रणाली को जटिल करता है। उदाहरण के लिए, पैरामीटर पहचान और सुधार में समय लगता है। तेज पैरामीटर परिवर्तन वाले सिस्टम के लिए, सिस्टम गणना गति से नियंत्रण प्रदर्शन बहुत प्रभावित होता है। एप्लिकेशन सिस्टम हार्डवेयर को एसी सर्वो ड्राइव में उच्च होना चाहिए, जो आमतौर पर एक 32-बिट डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर (डीएसपी) या एक फील्ड प्रोग्रामेबल गेट ऐरे (एफपीजीए) द्वारा कार्यान्वित किया जाता है।

(4) Nonlinear प्रतिक्रिया रैखिककरण नियंत्रण

प्रतिक्रिया रैखिककरण एक अरेखीय नियंत्रण डिजाइन विधि है। मुख्य विचार एक गैर-रेखीय प्रणाली बीजगणित को (सभी या सभी) रैखिक प्रणाली में परिवर्तित करना है ताकि रैखिक प्रणाली के कौशल को लागू किया जा सके। इसके और साधारण रेखीयकरण के बीच मूलभूत अंतर यह है कि प्रतिक्रिया रैखिककरण प्रणाली के रैखिक सन्निकटन द्वारा नहीं बल्कि राज्य संक्रमण और प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त की जाती है। हाल के वर्षों में, नॉनलाइनियर कंट्रोल सिस्टम के सैद्धांतिक शोध परिणाम बताते हैं कि कुछ शर्तों के तहत एक नाइनलाइन सिस्टम को अरेखित करने के लिए नाइलिनियर स्टेट फीडबैक और उपयुक्त समन्वय परिवर्तन का उपयोग किया जा सकता है, और यह स्टेट फीडबैक नियंत्रण प्रणाली की गारंटी दे सकता है। स्थिरता और अच्छी गतिशील गुणवत्ता। सटीक प्रतिक्रिया के आधार पर रैखिककरण नियंत्रण विधि, स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर के रैखिक नियंत्रण मॉडल की स्थापना की जाती है। प्रतिक्रिया रैखिककरण नियंत्रण के बाद, डी और क्यू कुल्हाड़ियों के डिकॉउलिंग नियंत्रण को महसूस किया जा सकता है, वर्तमान ट्रैकिंग प्रदर्शन अच्छा है, और टोक़ प्रतिक्रिया तेज है। गति चरण प्रतिक्रिया धीरे-धीरे, स्थिर अंतर, छोटे ओवरशूट और लघु संक्रमण प्रक्रिया के बिना, एक दिए गए मूल्य में परिवर्तित हो सकती है।

(5) बुद्धिमान नियंत्रण रणनीति

शास्त्रीय या आधुनिक नियंत्रण रणनीतियाँ मोटर के गणितीय मॉडल पर निर्भर करती हैं और जटिल और अनिश्चित प्रणालियों की नियंत्रण समस्याओं को मौलिक रूप से संबोधित नहीं करती हैं। बुद्धिमान नियंत्रण रणनीति में गैर-रेखीय विशेषताएं हैं और अधिक जटिल नियंत्रण वस्तुओं, वातावरण और कार्यों के साथ सिस्टम को हल कर सकती हैं। बुद्धिमान नियंत्रण को नियंत्रित वस्तु मॉडल पर निर्भरता से छुटकारा मिलता है, और केवल वास्तविक प्रभाव के अनुसार नियंत्रण होता है। नियंत्रण में, सिस्टम अनिश्चितता और अशुद्धि को हल किया जा सकता है।

बुद्धिमान नियंत्रण रणनीतियों में फ़ज़ी कंट्रोल, न्यूरल नेटवर्क नियंत्रण, विशेषज्ञ प्रणाली नियंत्रण और मजबूत नियंत्रण और आनुवंशिक एल्गोरिथम नियंत्रण शामिल हैं। फ़ज़ी कंट्रोल और न्यूरल नेटवर्क कंट्रोल स्ट्रेटेजी स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर सर्वो सिस्टम के अनुप्रयोग में परिपक्व होती हैं।

(६) फजी कंट्रोल

फ़ज़ी कंट्रोल फ़ज़ी एग्रीगेशन, फ़ज़ी लैंगिस्टिक वैरिएबल और फ़ज़ी लॉजिक रीज़निंग के आधार पर एक तरह का कंप्यूटर न्यूमेरिकल कंट्रोल होता है। फ़ज़ी कंट्रोल गणित और फ़िज़नेस को एकीकृत करता है, और फ़ज़ी सेट्स, फ़ज़ी लैंगिस्टिक वैरिएबल्स और फ़ज़ी रीज़निंग को इसके सैद्धांतिक आधार के रूप में उपयोग करता है, अर्थात, रोज़ाना लोगों द्वारा उपयोग की जाने वाली अवधारणाओं में अस्पष्टता का वर्णन करने के लिए फ़ज़ी सेट का उपयोग करना, पूर्व ज्ञान और नियंत्रण के अनुभव के साथ नियंत्रण नियम। , प्रणाली को नियंत्रित करने के लिए मशीन सिमुलेशन का उपयोग कर, वास्तविक रूप से कुशल ऑपरेटरों और विशेषज्ञों के नियंत्रण अनुभव और विधि फजी नियंत्रण की नकल कर सकते हैं।

अस्पष्ट तर्क सटीक गणितीय मॉडल पर निर्भर नहीं करता है। वास्तविक प्रणाली के इनपुट और आउटपुट डेटा के अनुसार, सिस्टम को वास्तविक समय में फील्ड ऑपरेटरों के ऑपरेटिंग अनुभव के संदर्भ में नियंत्रित किया जा सकता है। इसलिए, यह nonlinear सिस्टम की नियंत्रण समस्याओं को हल करने के लिए उपयुक्त है; अच्छा चिपचिपाहट और मजबूत अनुकूलनशीलता, समय-अलग-अलग और समय-देरी प्रणालियों के लिए उपयुक्त है। हालांकि, फजी कंट्रोल सेल्फ-लर्निंग की क्षमता मजबूत नहीं है, और डिजाइन नियंत्रण नियम अनुभव और विशेषज्ञ ज्ञान पर निर्भर करते हैं, जिससे सिस्टम गलत हो सकता है। बस फजी नियंत्रण रणनीति को अपनाने के लिए अधिक नियंत्रण नियमों की आवश्यकता होती है, कर्मचारियों के बहुत अनुभव की आवश्यकता होती है, और नियंत्रण परिशुद्धता अपेक्षाकृत कम होती है। फजी कंट्रोल टेक्नोलॉजी को एसी सर्वो मोटर सिस्टम करंट रेगुलेटर और स्पीड रेगुलेटर के डिजाइन में अच्छी तरह से लागू किया गया है। हालांकि, उच्च गतिशील आवश्यकताओं के साथ सर्वो प्रणाली में, प्रौद्योगिकी को अभी भी और बेहतर बनाने की आवश्यकता है।

(7) तंत्रिका नेटवर्क नियंत्रण

तंत्रिका नेटवर्क का शोध 1940 के दशक की शुरुआत में शुरू हुआ। 1980 के दशक में, तंत्रिका नेटवर्क सिद्धांत ने एक सफलता हासिल की और बुद्धिमान नियंत्रण की एक महत्वपूर्ण शाखा बन गई।

तंत्रिका नेटवर्क एक सूचना प्रसंस्करण प्रणाली को संदर्भित करता है जो इंजीनियरिंग तकनीकों द्वारा मानव कपाल तंत्रिकाओं की संरचना और कार्य का अनुकरण करता है। तंत्रिका नेटवर्क नियंत्रण भौतिक नेटवर्क में गणना फ़ंक्शन को एम्बेड करता है। गणना प्रक्रिया में, प्रत्येक मूल ऑपरेशन का इसके साथ एक संबंधित कनेक्शन होता है। तंत्रिका नेटवर्क मॉडल सूचना के प्रसंस्करण, प्रसंस्करण और भंडारण सहित मानव मस्तिष्क के न्यूरॉन्स की गतिविधि प्रक्रिया का अनुकरण करता है। प्रत्येक न्यूरॉन विभिन्न प्रकार की सूचनाओं की सामग्री का हिस्सा रखता है, और कुछ न्यूरॉन क्षति और सूचना विनाश केवल नेटवर्क के आंशिक रूप से कमजोर होने का कारण बनता है। तंत्रिका नेटवर्क में सूचना वितरण भंडारण, समानांतर प्रसंस्करण, नॉनलाइनियर सन्निकटन, स्व-शिक्षा और आत्म-संगठन क्षमता के फायदे हैं। यह पूरी तरह से मनमाने ढंग से जटिल nonlinear प्रणालियों को अनुमानित कर सकता है, और गंभीर अनिश्चित प्रणालियों की गतिशील विशेषताओं को सीख और अनुकूलित कर सकता है। मानव छवि सोच को अनुकरण करने की क्षमता के साथ तेज, उन प्रणालियों से निपटने के लिए उपयुक्त है जो मॉडल या नियमों के साथ वर्णन करना मुश्किल है। हाल के वर्षों में, लोगों ने समस्याओं को हल करने के लिए एसी मोटर ड्राइव नियंत्रण प्रणालियों के लिए तंत्रिका नेटवर्क नियंत्रण प्रौद्योगिकी (या कृत्रिम बुद्धिमत्ता एआई) को लागू करने की कोशिश शुरू कर दी है जो पारंपरिक तरीकों से हल करना मुश्किल है। एआई समायोजन प्रणाली के उपयोग में अच्छा शोर दमन विशेषताओं, दोष सहिष्णुता और मापनीयता है, और मापदंडों के लिए मजबूत है। यह भविष्य की मोटर नियंत्रण प्रौद्योगिकी का एक महत्वपूर्ण विकास दिशा है।

उच्च प्रदर्शन एसी इमदादी नियंत्रण प्रौद्योगिकी विकास की प्रवृत्ति

स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर पर आधारित सर्वो प्रणाली सर्वो नियंत्रण की विकास दिशा है। हालांकि एसी सर्वो नियंत्रण को लागू करने के लिए कई तरीके हैं, फिर भी कम प्रणाली सटीकता, खराब विश्वसनीयता और कम गति प्रदर्शन जैसी समस्याएं हैं।

चाहे वह एक पारंपरिक नियंत्रण रणनीति, एक आधुनिक नियंत्रण रणनीति, या एक बुद्धिमान नियंत्रण रणनीति हो, प्रत्येक नियंत्रण रणनीति के अपने फायदे हैं, लेकिन साथ ही साथ कुछ समस्याएं भी हैं। एकल नियंत्रण रणनीति से आदर्श नियंत्रण प्रभाव प्राप्त करना मुश्किल है। यह भविष्य में उच्च-प्रदर्शन एसी सर्वो नियंत्रण तकनीक का विकास दिशा है ताकि यह पता लगाया जा सके कि इमदादी प्रणाली के नियंत्रण प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए विभिन्न नियंत्रण रणनीतियों में घुसपैठ और यौगिक कैसे करें। वर्तमान में, समग्र नियंत्रण रणनीति के मुख्य रूप से दो रूप हैं: एक है क्लासिक पीड नियंत्रण रणनीति, जैसे कि फजी पिड नियंत्रण, तंत्रिका नेटवर्क पीआईडी नियंत्रण, विशेषज्ञ पिड नियंत्रण, आदि; दूसरा, दो या दो से अधिक नए प्रकार के नियंत्रणों को अपनाएं जैसे फजी न्यूरल नेटवर्क कंट्रोल, एडाप्टिव फजी कंट्रोल, फजी डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोल, एडाप्टिव फजी कंट्रोल, डायरेक्ट टॉर्क स्लाइडिंग मोड वैरिएबल स्ट्रक्चर कंट्रोल आदि। एसी गति नियंत्रण प्रणाली का प्रदर्शन, और एक ही समय में मजबूत मजबूती है। समग्र नियंत्रण रणनीति वर्तमान अनुसंधान का ध्यान केंद्रित करने और भविष्य के विकास में एक प्रमुख प्रवृत्ति बन गई है।

निष्कर्ष

उदाहरण के रूप में स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर प्रणाली को लेना, पारंपरिक नियंत्रण रणनीति, आधुनिक नियंत्रण रणनीति और एसी इमदादी मोटर प्रणाली में बुद्धिमान नियंत्रण रणनीति के बुनियादी सिद्धांतों, फायदे और नुकसान को अलग से वर्णित किया गया है, और उच्च प्रदर्शन एसी इमदादी मोटर प्रणाली की नियंत्रण प्रौद्योगिकी। भविष्यवाणी की है। विकास की प्रवृत्ति बताती है कि क्या यह एक पारंपरिक नियंत्रण रणनीति, एक आधुनिक नियंत्रण रणनीति, या एक बुद्धिमान नियंत्रण रणनीति है, प्रत्येक नियंत्रण रणनीति के अपने फायदे हैं, लेकिन साथ ही साथ कुछ समस्याएं भी हैं। एकल नियंत्रण रणनीति से आदर्श नियंत्रण प्रभाव प्राप्त करना मुश्किल है। यह भविष्य में उच्च-प्रदर्शन एसी सर्वो नियंत्रण तकनीक का विकास दिशा है ताकि यह पता लगाया जा सके कि इमदादी प्रणाली के नियंत्रण प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए विभिन्न नियंत्रण रणनीतियों में घुसपैठ और यौगिक कैसे करें।