用神經元網絡進行異步電機轉速的辨識和估計
馬憲民
（西安科技學院，陜西西安 710054）
摘要：根據異步電動機直接轉矩控制原理，提出了采用人工神經元網絡速度辨識方法去實現無速度傳感器的交流調速控制系統。文中介紹了異步電動機直接轉矩控制的基本方程和神經網絡速度辨識模型。仿真結果表明，系統具有良好的性能。
關鍵詞：無速度傳感器；神經網絡；速度辨識；直接轉矩控制
中圖分類號：tm921 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)05-0016-03
l 引 言
無速度傳感器交流電機調整控制系統已成為當前研究的熱點。通常，高動態性能的異步電動機交流調速控制系統都需要安裝與電動機同軸的速度傳感器以構成速度閉環。但是，并不是所有的場合都適宜安裝速度傳感器的。因此，取消速度傳感器而又能保持系統原有的高動態性能，是電氣傳動領域內一項很有意義的課題。
在無速度傳感器交流電機調速控制系統中．速度反饋信號的正確辨識和估計是問題的關鍵所在。通過測量定子電壓和電流等信號來計算速度是辨識和估計基礎。在此基礎上衍生出許多方法，如利用電機模型直接計算法、轉差頻率間接計算法、模型參考自適應法、轉子齒諧波法、卡爾曼濾波法等。
人工神經元網絡具有結構簡單、并行計算、分布式存儲、自學習能力強和魯棒性強等特點。因此，近幾年來它已經開始應用于交流電機調速控制系統中。本文采用人工神經元網絡理論進行速度辨識，是一種值得研究的新方法。
過去，人們研究的重點主要集中在矢量控制的無速度傳感器交流電機調速系統上，而對依據異步電機直接轉矩控制原理構成的無速度傳感器交流電機調速系統研究得比較少。本文介紹異步機直接轉矩控制的無速度傳感器交流調速系統。
2直接轉矩控制基本方程
1985年，德國魯爾大學m. depenbrok教授通過對瞬時空間理論的研究，提出了異步機直接轉矩控制理論。直接轉矩控制采用定子磁場定向，直接在靜止坐標系下計算交流電機的轉矩，借助于bang -bang控制產生pwm信號，并使轉矩響應限制在1拍以內，對逆變器開關狀態進行晟佳控制。因此，整個系統靜動態性能都比較高，被認為是繼矢量控制后交流異步電機調速控制理論的1次飛躍[1]。
根據直接轉矩控制理論，異步電機在靜止兩相(a，p)坐標系下的電壓方程為：
磁鏈方程為：
3神經網絡速度辨識模型
根據異步電機在靜止兩相(d，p)坐標系下的數學模型，轉子磁鏈可以由定子電壓和定子電流來確定[2]：
因為式(4)與速度無關，所以用它來作標準磁鏈觀測器以產生期望磁鏈。而式(5)及到速度，本文用它作為人工神經元網絡速度辨識模型，以產生估計磁鏈。期望磁鏈與估計磁鏈的誤差作為反向傳播的信號，用來調節神經元網絡的權子，該權子就是速度信號。當誤差小于一個預先設置的閾值時，權子固定，速度信號便被辨識出來。神經元網絡速度辨識器如圖l所示。
用采樣頻率丁對式(5)進行離散化處理，其矢量表達式為：
誤差方程為：
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