1直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)調(diào)速原理
矢量控制技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是現(xiàn)代交流調(diào)速領(lǐng)域中相當**的2種控制方法。與矢量控制不同，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)直接將磁通和電磁轉(zhuǎn)矩作為控制變量，無需進行磁場定向和矢量變換，不需要把交流電動機轉(zhuǎn)化為等效直流電動機的控制，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中復雜的計算，在很大程度上克服了矢量控制的缺點。正因如此，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，較高的速度精度，并以新穎的控制思想，簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，**的動靜態(tài)性能得到迅速發(fā)展。
2基于蟻群算法優(yōu)化的礦井提升機變頻控制系統(tǒng)設(shè)計
目前我國礦井提升機設(shè)備中大量沿用傳統(tǒng)的繞線型異步電機轉(zhuǎn)子回路中接入金屬電阻，用接觸器切除電阻的方法進行調(diào)速，這種調(diào)速方式為有極調(diào)速。在不同速度換擋切換過程中，調(diào)速特性為跳躍式變化，速度不連續(xù)，造成調(diào)速性能不好，對整個系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊，如纏繩不穩(wěn)，沖擊減速器等，尤其電機運行在再生制動區(qū)域時所產(chǎn)生的大量能量消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，造成能源極大浪費。
直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中速度調(diào)節(jié)器一般采用PID控制器，但實際的工業(yè)生產(chǎn)中由于具有飛行性，不確定性等特點，常規(guī)的PID控制器不能達到理想的控制效果，容易受到系統(tǒng)參數(shù)變化的影響，難以適應(yīng)現(xiàn)***產(chǎn)中復雜的環(huán)境要求，調(diào)速時的快速性和穩(wěn)態(tài)性之間難以協(xié)調(diào)。本文中利用蟻群算法的全局尋優(yōu)能力來優(yōu)化PID的3個參數(shù)，從而改善調(diào)速性能。
蟻群算法是一種仿生優(yōu)化算法，基本原理：螞蟻在運動中會在路途分泌出一種信息素來尋找路徑，當遇到一個從來沒有走過的路口，會隨機尋找一條道路前行，同時會釋放出與路徑長度有關(guān)的信息素，路徑越長則分泌的信息素越少。當蟻群中的其他螞蟻再次遇到這個路口時，會選擇信息素數(shù)量較大的路口前進，從而形成一個正反饋機制。相當優(yōu)路徑上的信息素數(shù)量會越來越多，其他非優(yōu)路徑上的信息素會越來越少直至消失，**終蟻群所有螞蟻都能夠得到運動的相當優(yōu)路徑。螞蟻之間的這種通過交換路徑信息從而為蟻群找出相當佳路徑的方法即為蟻群算法的基礎(chǔ)。
蟻群算法優(yōu)化模糊PID控制器的步驟如下：
（1）PID控制器參數(shù)初始化。
?。?）循環(huán)次數(shù)Nc遞增；
（3）螞蟻個數(shù)m遞增；
?。?）螞蟻隨機搜索，每一次爬行結(jié)束后修改禁忌表元素，禁忌表中儲存著第k只螞蟻已經(jīng)訪問過的路徑，不允許螞蟻再次經(jīng)過；
（5）將每一個變量劃分為模糊子集；
（6）設(shè)定隸屬函數(shù)，螞蟻個體根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率公式計算的概率選擇元素并前進。
?。?）通過提供樣本數(shù)據(jù)進行訓練得到產(chǎn)生模糊規(guī)則的條件；
?。?）檢測螞蟻個體元素是否完全遍歷，若沒有完全遍歷出現(xiàn)k<M的情形，則要求繼續(xù)遍歷，即執(zhí)行（4），若完全遍歷則執(zhí)行（10）；< p="">
?。?）根據(jù)螞蟻遍歷后所更新的信息素濃度強度信息來獲得相當佳路徑，即得到相當優(yōu)的PID參數(shù)值；
?。?0）若尋優(yōu)結(jié)果滿足結(jié)束條件，即如果循環(huán)次數(shù)Nc≥Ncmax，則循環(huán)結(jié)束并輸出程序計算結(jié)果，否則清空禁忌表并跳轉(zhuǎn)到（2）。
3仿真實驗
為了驗證新型控制方案的有效性，仿真所用的異步電機參數(shù)為：額定功率P=12kW，額定頻率f= 50Hz，定子電阻Rs=1.1578Ω，轉(zhuǎn)子電阻Rr=1.1578Ω，定子電感Ls=0.3258H，轉(zhuǎn)子電感Lr=0.3277H，定轉(zhuǎn)子互感Lm=0.3514H，轉(zhuǎn)動慣量J=0.03kgm·2，極對數(shù)Pn=2，給定轉(zhuǎn)矩T=60N·m.
傳統(tǒng)控制方案和優(yōu)化控制方案下的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)圖。仿真結(jié)果表明，采用蟻群算法優(yōu)化的模糊PID控制器能實時根據(jù)控制系統(tǒng)的速度偏差和速度偏差率變化的情況在線調(diào)整控制參數(shù)，從而使系統(tǒng)的上升時間，調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量均減小，同時過渡過程更為平穩(wěn)些，尤其進一步改善了系統(tǒng)在低速時的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速方案轉(zhuǎn)矩階躍狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩和電流波形圖，可以看出新型控制策略轉(zhuǎn)矩響應(yīng)非?？?，轉(zhuǎn)矩突變情況下能夠迅速**且轉(zhuǎn)矩脈動小，電流畸變小，系統(tǒng)靜，動態(tài)性能良好。
