【導(dǎo)讀】一種是由感應(yīng)式異步電機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng)。由于戰(zhàn)略物資鈷的價(jià)格昂貴，釤儲(chǔ)量稀少，人們又繼續(xù)嘗試開(kāi)發(fā)磁性。能更優(yōu)且價(jià)格低廉的稀土永磁材料。1983年，日本研制成功了具有這些優(yōu)點(diǎn)的釹鐵硼。積和重量，并提高電機(jī)的效率。1984年，我國(guó)成為世界上第三個(gè)能獨(dú)立生產(chǎn)釹鐵硼材料的。稀土永磁材料的出現(xiàn)給電機(jī)工業(yè)帶來(lái)了歷史性的變革。流，尤其是在高精度、高動(dòng)態(tài)性能要求的中小功率伺服領(lǐng)域。而交流異步伺服系統(tǒng)仍主要。集中在對(duì)伺服性能要求不高的大功率伺服領(lǐng)域。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以直接接收數(shù)字量，步進(jìn)角一般為。直流伺服電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能，伺服系統(tǒng)的位置控制由閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。直流伺服電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)工作量大，成為其發(fā)展的瓶頸。來(lái)代替系統(tǒng)的非線性模型，然后，對(duì)線性模型實(shí)施開(kāi)展。

　　

【正文】 達(dá)到了理想的效果。 本章小結(jié) 本章中首先給出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制原理及算法，并分析了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制性能，然后對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制器的控制算法進(jìn)行了描述，最終對(duì)控制器進(jìn)行了仿真研究，得出：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和 PID 控制器的結(jié)合，其基本思想主要利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)功能和非線性函數(shù)的表示能力，遵從一定的最優(yōu)指標(biāo)，在線智能地調(diào)整 PID 的控制參數(shù)，使之適應(yīng)被控對(duì)象參數(shù)以及結(jié)構(gòu)的變化和輸入?yún)⒖夹盘?hào)的變化，并抵御外來(lái)擾動(dòng)的影響?？梢?jiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的控制效果明顯優(yōu)于常規(guī) PID 控制器。 29 5 智能電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于工控機(jī)和變頻器 的電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。由于變頻器具有優(yōu)良的控制特性以及高效節(jié)能的特點(diǎn)，使得變頻器在智能電機(jī)控制系統(tǒng)中被廣泛地用于控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向。在智能電機(jī)控制系統(tǒng)中，常常需要多臺(tái)變頻器共同協(xié)調(diào)一致控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此多臺(tái)變頻器的控制問(wèn)題成為控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。按照以往的控制方法，需要使用 PLC或者控制電路板來(lái)控制變頻器。 圖 智能電機(jī)控制系統(tǒng) 如圖 ，我們可以通過(guò)工控機(jī)來(lái)采集過(guò)程對(duì)象的各種系統(tǒng)狀態(tài)型號(hào)（ 如轉(zhuǎn)速，壓力等），采用前面章節(jié)介紹的先進(jìn)控制算法（ Fuzzy PID Neural PID）計(jì)算實(shí)數(shù) PID參數(shù)，通過(guò) RS485接口對(duì)變頻器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制（控制其內(nèi)部比例，積分，微分參數(shù)）。 RS485的驅(qū)動(dòng)器可帶 32個(gè)接收器，在波特率為 100Kb／ s時(shí)，通信距離可達(dá)到 1200m；通信距離為 15m時(shí)，波特率可達(dá) 10Mb／ s。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)， RS485是應(yīng)用較多的一種通信方式。 在圖 所示這種控制系統(tǒng)中，變頻器在沒(méi)有工控機(jī)監(jiān)督的情況下是一個(gè)傳統(tǒng)的 PID閉環(huán)控制系統(tǒng)，其 PID 參數(shù)的大小不能實(shí)時(shí)優(yōu)化；在有工控機(jī)監(jiān)督的情 況下，是一種參數(shù)自調(diào)整（ Fuzzy 和 Neural） PID 控制系統(tǒng)，其參數(shù)大小可根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算值進(jìn)行更新。根據(jù)前兩章的分析，其動(dòng)態(tài)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的 PID 控制系統(tǒng) [12]。 交流伺服電機(jī)智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 變頻器原理 變頻器的基本構(gòu)成如圖 ，由主電路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制電路組成 [13]。 圖 變頻器基本構(gòu)成 ⑴ 整流器：電網(wǎng)冊(cè)的變流器是整流器，它的作用是把三相（也可是單相）交流電整流成直流電。 ⑵ 逆變器：負(fù)載側(cè)的變流器為逆變器， 逆變器將直流電再轉(zhuǎn)換成所需頻率的交流電。最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是利用六 個(gè)半導(dǎo)體主開(kāi)關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路。有規(guī)律的控制逆變器中主開(kāi)關(guān)器件的通于斷，可以通過(guò)任意頻率的三相交流電輸出， 且輸出為 PWM波形。 ⑶ 中間直流環(huán)節(jié)：由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載，無(wú)論電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或是發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會(huì)為 1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無(wú)功功率的交換。這種無(wú)功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件（電容或電抗器）來(lái)緩沖。所以又常稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。 ⑷ 控制電路：控制電路常由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)的輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要 任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制。對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等。控制方法可以采用模擬控制及數(shù)字控制。高性能的變頻器目前采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行全數(shù)字控制，采用盡可能簡(jiǎn)單的硬件電路，主要靠軟件來(lái)完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的功能。 31 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 變頻器實(shí)時(shí)控制程序設(shè)計(jì) 在變頻器的遠(yuǎn)程控制中，由于變頻器的通 信 協(xié)議和客戶特定要求的原因，采用一般的VB程序設(shè)計(jì)無(wú)法達(dá)到某些要求，因而此程序是通過(guò)時(shí)間控制件發(fā)讀取變頻器參數(shù) 實(shí)現(xiàn)的，這樣就出現(xiàn)了一下幾個(gè)問(wèn)題 [14]； ⑴ 由于工控機(jī)與變頻器通 信 的串行通 信 口為系統(tǒng)硬件部分，所以所有的通 信 操作只能通過(guò)唯一的一個(gè)硬件通 信 端口實(shí)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)間控件觸發(fā)的時(shí)候，由于它占用了通 信 口硬件資源的原因，從遠(yuǎn)程端發(fā)出的其他控制命令就必須等待前一過(guò)程釋放通 信 端口后才能執(zhí)行。 ⑵ 在 VB中的串口控件（ Mm）雖做了封裝，但是也丟失了一些重要的高級(jí)特性 。 ⑶ 在 VB中難以運(yùn)用多線程編程。 以上幾點(diǎn)原因使得采用 VB開(kāi)發(fā)的程序?qū)崟r(shí)性要求難以達(dá)到。于是我們采用 Windows API函數(shù)編寫遠(yuǎn)程控制程序，下 面對(duì)程序中應(yīng)用的幾個(gè) API函數(shù)做簡(jiǎn)要介紹： ① HANDLE CreateFile( LPCTSTR lpfileName, // pointer to name of the file DWORD dwDesiredAccess, // access(readwrite)mode DWORD dwshareMode, // share mode LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsecurityattributes // point to security attributes DWORD dwCreationDisposition, // how to create DWORD dwFlagsandattributes, // file attributes HANDLE hTemplateFile // handle to file with attributes to//copy)。 此函數(shù)用于建立或打開(kāi)指定文件，在這里用于打開(kāi)串行端口。參數(shù) 1表示打開(kāi)的端口號(hào)“1”或 “2”；參數(shù) 2表示對(duì)串口的操作方式，這里為可讀寫操作；參數(shù) 3表示共享模式；參數(shù) 4為安全特性， Win98中不用；參數(shù) 5為打開(kāi)方式，這里用打開(kāi)已經(jīng)存在的文件；參數(shù) 6表示使用重疊操作；參數(shù) 7表示模板文件名，這里不用。 ② HANDLE CreateEvent( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes, // pointer to security attributes BOOL bManualReset,//flag for manualreset event BOOLbInitialState,//flag for initial state LPCTSTR lpname // pointer to eventobject name)。 此函數(shù)用于建立事件對(duì)象，用于線程之間的同步操作。參數(shù) 1表示安全屬性， Win98不用；參數(shù) 2表示手動(dòng)或自動(dòng)復(fù)位；參數(shù) 3表示開(kāi)始 狀態(tài)；參數(shù) 4表示對(duì)象名。 ③ HANDLE Create Waitable Timer( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpTimerAttributes. //pointer to security attributes BOOLbmanualreset,// flag for manual reset state LPCTSTRlptimername//pointer to timer object name)。 此函數(shù) 用于建立課等待定時(shí)器對(duì)象。 交流伺服電機(jī)智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 圖 程序主流程圖 程序首先在對(duì)話框中打開(kāi)用戶指定的串行端口，并設(shè)置端口的有關(guān)屬性；奇偶校，波特率等。 在打開(kāi)串行端口后啟動(dòng)以工作線程用于讀取指定的主要變頻器參數(shù)。在工作線程中，運(yùn)用同步時(shí)間對(duì)象同步其他控制命令 [15]。工作線程部分代碼如下所示； UINT ReadPar(LPVOID pparam) { BYTE PARADDR。 Int I,WM_FIND=RegisterWindowMessage (“MYMESSAGE”)。// 找到注冊(cè)的MYMESSAGE值 HANDLE HEVE。 HEVE=Openevent(EVENT_ALL_ACCESS,FALSE,”MYEVENT”)。//打開(kāi)已經(jīng)建立的事件對(duì)象 CView hobj=(CView)pparam。// 傳遞過(guò)來(lái)的是 VIEW指針 HWND Hwnd=hobjGetSafeHwnd()。// 得到對(duì)象句柄 While(bopen)//端口已經(jīng)打開(kāi) { WAIT_OBJECT_0==WaitForSingleObect(HEVE,INFINITE))// 一直等待 33 For(i=0。14。i++) { Outbuf[4]=PARADDR。 ... BOOL ret = My WriteComm(h,outbuf,length)。// 寫命令 Sleep（ 1000）； Int (retbyte〉 =14) { ； // 處理數(shù)據(jù) } PARADDR++； PostMessage(Hwnd,WM_FIND,1,1)。//發(fā)送消息 } } Return 0。} 西門子 PLC 控制器在智能電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 SIMATIC S7200系列 PLC適用于各 行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性，極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通 信 能力，豐富的擴(kuò)展模塊 。 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍課覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。 S7200系列 [16]PLC課提供 4個(gè)不同的基本型號(hào)和 8種 CPU供您使用。 CPU單元設(shè)計(jì)：集成的 24V負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器）， CPU 221，222具有 180mA輸出 ， CPU 224， CPU 226分別輸出 280， 400mA?？捎米髫?fù)載電源。 本機(jī)數(shù)字量輸入 /輸出點(diǎn)： CPU 221具有 6個(gè)輸入點(diǎn)和 4個(gè)輸出點(diǎn)， CPU 222具有 8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)， CPU 224具有 14個(gè)輸入點(diǎn)和 10個(gè)輸出點(diǎn)。 CPU 226具有 24個(gè)輸入點(diǎn)和 16個(gè)輸出點(diǎn)。 中斷輸入：允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。 高速計(jì)數(shù)器： CPU 221/222 有 4個(gè)高速計(jì)數(shù)器（ 30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入， 2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為 90176。的 A/B相增 量編碼器 。 CPU224/226有 6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（ 30KHz），具有 CPU221/222相同的功能。 CPU 222/224/226 可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對(duì)本機(jī)輸入信號(hào)進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶程序。 ⑴ CPU 221 本機(jī)集成 6輸入 /4輸出共 10個(gè)數(shù)字量 I/O點(diǎn)。無(wú) I/O擴(kuò)展能力。 6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 4個(gè)獨(dú)立的 30kHz高速計(jì)數(shù)器， 2路獨(dú)立的 20kHz高速脈沖輸出。 1個(gè) RS485通 信 /編程口，具有 PII通 信 協(xié)議、 MPI通 信 協(xié)議和自由方式通 信 能力。非 常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。 ⑵ CPU 222 本機(jī)集成 8輸入 /6輸出共 14個(gè)數(shù)字量 I/O點(diǎn)?？蛇B接 2個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 78路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 10路模擬量 I/O點(diǎn)。 6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 4個(gè)獨(dú)立的 30kHz高速計(jì)數(shù)器，交流伺服電機(jī)智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 2路獨(dú)立的 20kHz高速脈沖輸出，具有 PID控制器。 1個(gè) RS485通 信 /編程口，具有 PII通 信 協(xié)議、 MPI通 信 協(xié)議和自由方式通 信 能力。 ⑶ CPU 224 本機(jī)集成 14輸入 /10輸出共 40個(gè)數(shù)字量 I/O點(diǎn)?？蛇B接 7個(gè)擴(kuò)展模塊