永磁交流伺服系統(tǒng)的智能PID控制

1、永磁交流伺服系統(tǒng)的智能PID控制.txtcopy（復制）別人的個性簽名，不叫抄襲，不叫沒主見，只不過是感覺對了。遇到過的事一樣罷了。 本文由wgtzzwfw貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 武漢理工大學碩士學位論文 摘 要 隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料與控制理論的發(fā) 展， 年代末期進入了伺服技術(shù)的交流化時代。相繼開發(fā)出各種類型的交流伺 服系統(tǒng)，并廣泛用于自 動化領(lǐng)域，在相當廣泛的范圍內(nèi)取代了步進電機和直流 伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)。時至今日，交流伺服系統(tǒng)己成為伺服系統(tǒng)的主流。 在交流伺服系統(tǒng)控制中，依據(jù)經(jīng)典的以 及各種現(xiàn)代

2、控制理論提出的控制策 略都有一個共同的問題，即控制算法依賴于電動機模型。當系統(tǒng)受到參數(shù)變化 和擾動作用的影響時，系統(tǒng)性能將受到影響，如何抑制這種影響一直是控制領(lǐng) 域一大課題。近年來，分受控制界重視的智能控制，由于它能擺脫對控制對 象模型的依賴，能夠在處理有不精確性和不確定性的問題中有可處理性、魯棒 性，因而將智能控制引入交流伺服控制成為一個必然的趨勢。 針對永磁交流伺服系統(tǒng)的參數(shù)時變和非線性， 本文基于生物免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 機制提出將一種免疫控制器應用于永磁交流伺服系統(tǒng)的速度和位置控制，以實 現(xiàn)具有一定自 適應能力的高性能交流伺服系統(tǒng)。本論文主要做了以下工作。 首先分析永磁同步電 機的工作原理，

3、 建立其數(shù)學模型， 深入剖析其運行特點 及控制機理。并對其控制系統(tǒng)進行了整體分析，針對 非線性、強禍合的 特點，利用矢量變換進行電機模型的解禍，建立三種不同 （， ） 變頻方式下的永磁同步電機的位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)三閉環(huán)控制系統(tǒng)并利用 對其進行仿真研究。 從 控制本身的特點出發(fā)， 分析其優(yōu)缺點， 介紹常規(guī) 控制的原理及其 參數(shù)整定方法和智能 控制及其參數(shù)整定。 探討生物免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律， 并對免疫系統(tǒng)復雜精細的自 我調(diào)節(jié)機制進行 抽象和簡化，得到免疫響應中的調(diào)節(jié)機理。并把免疫系統(tǒng)與控制系統(tǒng)類比提出 一種新型的免疫控制器。 該控制器把免疫控制器與常規(guī) ）控制和模糊推理結(jié) 合構(gòu)成模糊免疫 控制

4、器，以改善控制性能。仿真結(jié)果表明，這種控制器與 ） 常規(guī) 控制相比，具有較好的動態(tài)性能、抗擾動能力以 及較強的魯棒性能 且算法簡單易實現(xiàn)，具有一定的實用性。 ， 關(guān)鍵詞：永磁交流伺服系統(tǒng)，智能 ，免疫反饋，模糊免疫 控制 武漢理工大學碩士學位論文 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 咖 ， （ ， ， ） ， ， ， ， ， ， 于交流永磁同步電 機的交流伺服系統(tǒng)作了深入的研 究，特別是對基于光電編碼器獲取速度反饋的伺服系統(tǒng)做了大量的智能控制的 仿真研究。 針對永磁交流伺服系統(tǒng)的參數(shù)時變和高度非線性，本文基于生物免 疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機制提出將一種新穎的免疫控制器應用于永

5、磁交流伺服系統(tǒng)的 速 度控制，從系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能， 抗千擾性、魯棒性等方面觀察比較采用免疫 控制器后系統(tǒng)的性能。主要內(nèi)容如下： （） 分析永磁同 機的工作原理， 步電 建立其數(shù)學模型， 深入剖析其運行特 點及控制機理。并對其控制系統(tǒng)進行了整體分析，針對 非線性、強禍合 的特點， 利用矢量變換進行電機模型的解藕， 建立三種不同（ ， ） 變頻方式下的永磁同步電 機的位置環(huán)、速度環(huán)、電 流環(huán)三閉環(huán)控制系統(tǒng)并利用 對其進行仿真研究。 （） 控制本身的特點出發(fā)， 從 分析其優(yōu)缺點， 介紹常規(guī) 控制原理 及其參數(shù)整定方法和智能 控制及其參數(shù)整定。 （） 探討生物免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律， 并對免疫系統(tǒng)復雜精

6、細的自 我調(diào)節(jié)機 制進行抽象和簡化，得到免疫響應中的調(diào)節(jié)機理。并把免疫系統(tǒng)與控制系統(tǒng)類 武漢理工大學碩士學位論文 比提出一種新型的免疫控制器。 該免疫控制器把免疫控制器與常規(guī) 控制和 模糊推理結(jié)合構(gòu)成模糊免疫 控制器， 以改善控制性能。 仿真結(jié)果表明， 這 種控制器與常規(guī) ） 控制相比，具有較好的動態(tài)性能、抗擾動能力以及較強的 魯棒性能，且算法簡單易實現(xiàn)，具有一定的實用性。 武漢理工大學碩士學位論文 第章 永磁同步電機模型及矢量控制技術(shù) 高性能的同步電 動機控制需要現(xiàn)代控制理論的支撐，目 前使用最廣泛并已 在實際系統(tǒng)中應用的當屬矢量控制理論。此理論自 誕生之日 起就受到人們的廣 泛重視。 控制

7、需 矢量 要使用 精確的電 動機數(shù)學 模型， 在分析中 采用 坐標 通常 系， 消除 坐標系中電 以 壓方程是帶有周期性變系數(shù)的微分方程給求解帶來 的 麻煩。 本章作為后續(xù)內(nèi) 容的知識準備， 將詳細推導有關(guān)的永磁同 動機數(shù) 步電 學模型并介紹矢量控制的有關(guān)知識。 永磁同步電機的基本方程 三相永磁同步電 動機是由 繞線式同步電動機發(fā)展而來， 它用永磁體代替了 電勵磁，從而省去了勵磁線圈、滑環(huán)與電刷，其定子電流與繞線式同步電動機 基本相同，輸入為三相對稱正弦交流電，故稱為三相交流永磁同步電動機。 交流永磁同步電動機是由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子的結(jié)構(gòu)形式與感應電動機 一樣由導磁的定子鐵芯和導電的三相繞組

8、以 及固定鐵芯用的機座和端蓋等部件 組成。轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，采用適當?shù)膸缀谓Y(jié)構(gòu)，使磁勢波形接近空間分布 正 弦波。 定子通以 位相差 三相正弦交流電 定 當 相 的 時， 子產(chǎn)生空間 勻速旋 轉(zhuǎn)的磁場，磁場旋轉(zhuǎn)的速度與定子正弦波頻率有關(guān)，定子將接受的電能轉(zhuǎn)換為 旋轉(zhuǎn)的磁場。定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場相互作用產(chǎn)生推動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，完成 電 機 能到 械能的 化【 轉(zhuǎn) 的定子和普通電 勵磁三相同 步電動機的定子是相似的。 如果永磁體 產(chǎn)生的 應電 （ 動勢 與勵 感 動勢 反電 ） 磁線圈 產(chǎn)生的 應電 感 動勢一 也是正弦的， 樣， 那么 的數(shù)學模型就與電 勵磁同步機基本相同。 為使分析簡化起見，

9、 作如 下假設(shè)： （） 飽和效應忽略不計； （） 感應反電勢呈正弦分布； （） 不計渦流和磁滯損耗； （） 勵磁電流無動態(tài)響應過程； （ ） 轉(zhuǎn)子上沒有勵磁繞組。 武漢理工大學碩士學位論文 這樣可以得到如圖 所示的永磁同步電動機的的等效結(jié)構(gòu)坐標圖，圖中 ，為三相定子繞組的軸線， 取轉(zhuǎn)子的軸線與定子相繞組軸線的 電氣角度為 圖 永磁同步電動機的等效結(jié)構(gòu)坐標圖 永磁同步電動機的運動方程為： 不 一 一 其中 輸出 ： 轉(zhuǎn)矩（ ） ， 一折算到電 機軸上的總負 矩（ 載轉(zhuǎn) ） （ ） 折 到電 軸 總 動 量 機 上的 轉(zhuǎn) 慣 攤 ） 算 。 （ ） 一轉(zhuǎn)子角速度 由 可 速 動 特 在負 矩不 定

10、時 知， 度的 態(tài) 性 載轉(zhuǎn) 一 ，取決于輸出轉(zhuǎn)矩的 式 對電動機轉(zhuǎn)矩的控制 特性。電 動機的轉(zhuǎn)矩是由 磁場和電流共同決定的，因此， 實際是對磁場和電流的控制。 交流永磁電動機的物理方程為： 凡 召 凡 。 腸 腸 幼 氣 月 腸 一 勸 （ ） 勸 尸 勸 ， ， ， 勸 衛(wèi) 衛(wèi) 衛(wèi) 衛(wèi) 衛(wèi) 月 氣 ， 尸 ， 留 與 勸 月 一 （ ） 一 （ ） 子 勸 （ ） 其中： “， ； 一三 ， “， 。 相定子 繞組的電 壓； 武漢理工大學碩士學位論文 ， ， 一三相電 子繞組的電 流； ，幼 一三相定子繞組的 。 ， 磁鏈； ； 是 子 場 等 磁 ： 轉(zhuǎn) 磁 的 效 鏈 為轉(zhuǎn)子軸線與定子

11、相繞組軸線夾角的電氣角度。 交流永磁電動機的轉(zhuǎn)矩方程為： 氣 卜 腸 ?枯 蘭 一 ） （ 一 （ ） （ ） 其中 為電 。 機的極對數(shù)。 由電機轉(zhuǎn)矩方程可知，永磁交流伺服電動機為多變量禍合、非線性時變系 統(tǒng)。 交流電機的矢量控制 矢量控制思想的提出 由 轉(zhuǎn) 達式為 為 直流電 動機 矩表 （ 轉(zhuǎn)矩常 可知，電 矩 數(shù)） 磁轉(zhuǎn) 兀 別 制電 流 磁 它 之間 成。 角 交關(guān) 各自 立， 分 控 樞電 通， 們 互 直 正 系 獨 和 在電路上互不影響， 轉(zhuǎn)矩控制容易實現(xiàn)，這也是直流電動機調(diào)速性能好的根本 原因。 但是， 用同樣的理論和方法來分析、 設(shè)計交流調(diào)速系統(tǒng)時就不那么方便了。 由前文的

12、分析中可以 看出， 交流電動機的數(shù)學模型和直流電動機模型相比有著 本質(zhì)的區(qū)別， 它是一個高階、非線性、強藕合的多變量系統(tǒng)，這使得調(diào)速系統(tǒng) 的調(diào)節(jié)器參數(shù)很難準確設(shè)計，系統(tǒng)的動態(tài)性能不理想。又由于交流電動機的 磁 通矢量 都在空間以同步速度旋轉(zhuǎn)， 凡 凡 彼此相對靜止， 欲控制轉(zhuǎn)矩， 必 須控制任兩磁通矢量的大小和相對位置。通常的變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制量是交流 電 動機的 子電 幅 和 定 壓 值 頻率（ 壓 制型 或定 流幅 瀕率 電 控制 電 控 ） 子電 值和 （ 流 型， ） 它們都是 標量， 稱為 控制 故 標量 系統(tǒng)。 量控制 在標 系統(tǒng)中， 按電 機 只能 動 的穩(wěn)態(tài)運行規(guī)律進行控制，不

13、能控制任意兩個磁通勢矢量的大小和相對位置， 武漢理工大學碩士學位論文 轉(zhuǎn)矩控制性能差。 欲改善轉(zhuǎn)矩控制性能， 必須對定子電流或電壓實施矢量控制， 既控制大小， 又控制方向。一個矢量通常用它在直角坐標系上的兩個分量來表達。交流電機 的 矢量（ 所有 磁通勢、 磁鏈、電 壓、電 都在空間以同 流） 步速旋轉(zhuǎn)，它 們在定 子 坐標系 靜止系 上的 量，即 子繞組上的 （ ） 各分 在定 物理量都是交流 控制和計 量， 算不 方便。 助于坐標 籍借 變換， 將三相交 機 流電 變換成 機， 可與 電 進而 直 流電機等效起來。把這些變換應用到控制方面，在三相電機上設(shè)法模擬直流電 機控制轉(zhuǎn)矩的規(guī)律，來改

14、善系統(tǒng)的動態(tài)性能，這就是交流電動機變頻調(diào)速矢量 控制的主導思想。 矢且變換 矢量控制中所用的坐標系有兩種： 一種是靜止坐標系， 一種是旋轉(zhuǎn)坐標系。 （） 子坐 （ 三相定 標系 ， 三相定 ， 軸系） 子里有三相繞組， 其繞組 軸線分 別 為式 彼 互差 空間電 度， ， 此 ， 角 如圖 示， 矢 一所 某 量巧 三 坐 在 個 標 軸上的 投影分別為， 代表了該矢量在三個繞組上的分量。 ， ， （） 子坐標系 ， ） 兩相對稱 通以 兩相定 （ 軸系 繞組 兩相對稱電 亦 流， 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 對一個矢量，數(shù)學上慣用兩相直角坐標系來描述，故定義一個 兩 標系 。 尹 ） 它的 和三相定子坐

15、 相坐 （ 一 軸系 ， 軸 標系的軸重合 （ 見圖 ） ， 它 超 圖 玲 矢 在 坐 系 投 。 于 軸 的 軸 前 軸， 中 ， 為 量巧 。 標 的 影 由 。 和軸固定在定子相繞組軸線上， 這兩個坐標系是靜止坐標系。 （ 轉(zhuǎn)子 （ ） 坐 ） 坐標系 軸系 轉(zhuǎn)子 標系固 定在轉(zhuǎn)子上， 其 軸位于 軸 轉(zhuǎn)子 線 超 軸 ， 坐 系 轉(zhuǎn) 一 在 間 轉(zhuǎn) 角 度 轉(zhuǎn)， 上， 軸 前 該 標 和 子 起 空 上以 子 速 旋 故 為旋轉(zhuǎn)坐標系。 （） 坐 （軸系 定向 標系 ） 坐標系的軸固定 定向 在定向 磁 的 鏈矢量上， 軸超前軸 ， 標系 磁鏈矢量一 該坐 和 起在空間同 步旋轉(zhuǎn)，由

16、 于軸位于 磁鏈軸上， 又稱為定向 磁鏈軸， 而和軸垂直的 軸上的定子電流分量只產(chǎn)生 電磁轉(zhuǎn)矩，又稱為轉(zhuǎn)矩軸。 矢量 制中， 電動機的 控 變量（ 壓、電 電 流、電 動勢、 磁鏈等） 均可用空間 矢 量來描述，并常在幾種坐標系中進行變換和計算。 一個空間矢量從一種坐標系 變換到另一坐標系的原則是，在不同坐標系下所產(chǎn)生的磁動勢完全一致。 （） 靜止坐標系間的矢量變換 武漢理工大學碩士學位論文 一個旋轉(zhuǎn)矢量從三相定子坐標系 （ 坐標系）變換到定子兩相坐標系 （ 一 坐標系） 稱為 變換或 變換，稱其反變換為 反變 刀 ， 換或 變換。 圖 定子坐標系 且考慮變換前后總功率不變，通過計算 若為 平

17、衡系統(tǒng) 二 ， 三相 ， ， 可 以得到： 陽 一坦 行 生 行 匡 隊 隊 （ ） 同理可以推導出其逆變換為 屹 幾 厄 朽 一 陣 匹 （） 可 以得 出 行 ： 二 行 一 厄 衛(wèi) 邊 （ ） 武漢理工大學碩士學位論文 （ ） 對于各相繞組的電流和磁鏈，也有同樣的變換，且變換矩陣與電壓變換矩 陣完全相同。 （） 兩相坐標系間的矢量變換 一個旋轉(zhuǎn)矢量從兩相定子靜止坐標系 （ 一 坐標系） 刀 變換到定子兩相旋轉(zhuǎn) 坐標處理有不精確性和不確定性的問 題中有可處理性、魯棒性，因而 將智能控制引入交流伺服控制成為一個必然的趨勢。 智能控制理論是自 動控制學科發(fā)展里程中的一個嶄新階段， 與傳統(tǒng)的經(jīng)典

18、、 現(xiàn)代控制方法相比，具有一系列獨到之處。首先，它突破了傳統(tǒng)控制理論中必 須基于數(shù)學模型的 框架， 不依賴或不完全依賴于 控制對象的數(shù)學模型， 只按實 際效果進行控制。其次，繼承了人腦思維的非線性，智能控制器也具有非線性 特征；同時，利用計算機控制的便利，可以根據(jù)當前狀態(tài)切換控制器的結(jié)構(gòu)， 用變結(jié)構(gòu)的方法改善系統(tǒng)的性能。在復雜系統(tǒng)中，智能控制還具有分層信息處 理和決策的功能。因此，智能控制也被成為繼經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制之后的第三 代自 動控制技術(shù) 利用智能控制的非線性、變結(jié)構(gòu)、自 尋優(yōu)等各種功能來克服交流伺服系統(tǒng) 變參數(shù)與非線性等不利因素，可以提高系統(tǒng)的魯棒性。目 前智能控制在交流伺 服系 統(tǒng)應

19、用中 較多的， 包括： 專家控 （ 、 控制、自 控 制 模糊 ） 學習 制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法等， 而且大多是在模型控制基礎(chǔ)上增加一定的智 能控制手段，以消除參數(shù)變化和擾動的影響。 （） 專家系統(tǒng)及專家控制 專家系統(tǒng)是人工智能 應用領(lǐng)域的一個重要分支， 人工智能的理論和方法（ 如 知識表示、 搜索策略 ， ） 主要是以 專家系統(tǒng)的形式得到實際應用。 一般認為： 專家 系統(tǒng)是一種計算機程序，它在某些特定領(lǐng)域中，能以 人類專家的水平去解決問 題， 在某些方面甚至可能超過人類專家。 專家控制器的工作過程就是將給定值、測量數(shù)據(jù)、 波形特征等作為當前事 實，與控制規(guī)則相匹配，從而得到控制量?？刂埔?guī)

20、則體現(xiàn)的是專家的專門只是 和經(jīng)驗，為了使控制器能隨著對象特性的變化自 動調(diào)整控制參數(shù)，不斷改善系 統(tǒng)性能，一般還可以給他設(shè)置學習環(huán)節(jié)。 目 經(jīng)開始將專家控制應用于快響應的電 前，人們己 氣傳動系統(tǒng)的研究。 （） 模糊控制 模糊控制是利用模糊集合來刻畫人們?nèi)粘Ｋ褂玫母拍钪械哪：?，使?制器能更逼真地模仿熟練操作人員和專家的控制經(jīng)驗與方法，它包括精確量的 模糊化、 模糊推理、 模糊判決三部分。 模糊控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)包括： 模糊化接口、 武漢理工大學碩士學位論文 模糊推理機、模糊規(guī)則庫、非模糊化接口 幾個部分。 模糊控制的最大優(yōu)點是它不依賴被控對象的精確數(shù)學模型，并且能克服非 線性因素的影響，對

21、被控對象的參數(shù)變化不敏感，即具有較強的魯棒性，因此 它是解決不確定性系統(tǒng)控制的一種有效途徑。 但它對信息進行簡單的模糊處理 會導致被控系統(tǒng)精度的降低和動態(tài)品質(zhì)變差。為了提高系統(tǒng)的精度則必然要增 加量化等級，從而導致規(guī)則的迅速增多，因此影響規(guī)則庫的最佳生成，且增加 系統(tǒng)的 雜性和 復 推理時間。 此一般都需要與 控制方法相結(jié) 如與 控 因 其他 合（ 滑模 制的結(jié)合） 才能獲得優(yōu)良 ， 的性能 （ ） 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是多個神經(jīng)元通過互聯(lián)構(gòu)成的網(wǎng) 絡(luò)，常見的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交接結(jié)構(gòu) 有包括無反饋前向多層網(wǎng)絡(luò)、有反饋前向多層網(wǎng)絡(luò)、層內(nèi)有互聯(lián)的多層前饋網(wǎng) 絡(luò)、任意元可能有連接的相互結(jié)合型網(wǎng)絡(luò)等。 神

22、 絡(luò)的 包括： 存儲是分布式的 使得網(wǎng) 特點 經(jīng)網(wǎng) 信息 健 絡(luò)具有很強的 容 信息 錯性、 魯棒性和聯(lián)想記憶功能 ； ） 具有自 適應性和自 組織性（ 來源于連接的多 樣 性極 連接強 可塑性 ； 度的 ） 采用并行處理方式 這使得處理 （ 速度變得非常優(yōu)越） ； 層 次 （ 性 這是由 絡(luò)的 聯(lián)結(jié) 定的 。 網(wǎng) 互 構(gòu)決 ） （） 學習控制（ 包括遺傳學習） 學習控制是日 本學者 等人于 年提出的 。 學習控制是對系統(tǒng) 運行的未知信息進行學習，并把學習的信息作為一種經(jīng)驗運用到未來的決策和 控制之中去。 學習控制對于具有可重復性運動的工業(yè)機器人、數(shù)控機床等被控對象有著 廣泛的應用前景，而它們

23、又都包含有多個滿足一定動、靜態(tài)性能指標的位置伺 服系統(tǒng)。因此， 研究位置伺服系統(tǒng)的學習控制具有一定的典型性。不過應該指 出，學習控制本身不能克服系統(tǒng)的隨機千擾。一般來說，自學習控制也常是與 其他控制方 合在一 。 法結(jié) 起的 例如，目 前模糊 控制的 個引 注目 研究 一 人 的 方 向就是自學習模糊控制，這種控制是走向更高層次智能控制的一種過渡。 （ ） 預測控制 預測控制將人類能通過對未來情況的把握來確定當前行動的能力引入了控 武漢理工大學碩士學位論文 制領(lǐng)域。在控制領(lǐng)域，如何恰當?shù)乩梦磥硇畔?，并因此而提高控制系統(tǒng)的性 能方面，己經(jīng)在理論上取得了許多引人注目的進展。 在機器人、數(shù)控機床等

24、機電 領(lǐng)域中， 可以利用未來目 標值等未來信息的情 況是很多的。在這種情況下，根據(jù)當前目 標值，以及未來目 標值和未來外部干 擾等信息來共同 確定當前的控制方案，無疑是一件很有價值的思路。預測伺服 系統(tǒng)就是希望通過對目 標信號及干擾信號的未來信息的利用來改善系統(tǒng)的控制 性能。從結(jié)構(gòu)上來看，采用預測控制的伺服系統(tǒng)就是在采用通?？刂撇呗缘乃?服系統(tǒng)上加一個利用未來信息的前饋預測補償環(huán)節(jié)所構(gòu)成。因此，可望使系統(tǒng) 在保持原有的穩(wěn)定性和魯棒性的同時，通過對未來信息的利用使得系統(tǒng)的性能 指標得到 進一步地改 善 人工免疫控制的研究現(xiàn)狀 近代計算機科學技術(shù)發(fā)展的顯著特點之一是與生命科學的相互交叉、相互 滲透

25、日 益密切。生命科學尤其是生物學的發(fā)展為計算機科學的發(fā)展提供了許多 新方法和新思路。目 前，針對生命科學與計算機科學的交叉領(lǐng)域的研究已 成為 當今科學研究領(lǐng)域內(nèi)的一個重要的研究方向，并取得了許多的舉世矚目的研究 成果， 腦神 統(tǒng)為 如以 經(jīng)系 基礎(chǔ)的 經(jīng)網(wǎng) 遺傳系統(tǒng)為 礎(chǔ)的 算法 神 絡(luò)和以 基 遺傳 等。 生物免疫系統(tǒng)是生物體賴以生存的基本保障，它是自 然進化演變的結(jié)果。 從計算機科學的角度來看， 生物免疫系統(tǒng)可以 看作是一個具有高度并行處理能 力的 分布式、自 適應和自 組織的 。 物免 是 系統(tǒng) 生 疫學 在對生 物免疫系 統(tǒng)研究 的基礎(chǔ)上發(fā)展并逐漸形成的一門較為完整的學科。目 前，生命

26、科學研究工作者 們正在利用計算機技術(shù)為生物免疫系統(tǒng)及其各種機體功能與特征行為進行數(shù)學 建模，以便更加容易地分析和解釋這些生物免疫現(xiàn)象的內(nèi)在機理。 另一方面，生物免疫系統(tǒng)具有很強的學習、識別、記憶和特征提取能力， 這些能力正是智能性計算機系統(tǒng)所需要的。因此，生物免疫系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu) 成為計算機科學研究工作者競相研究的對象。目 計算機工作者們已 前， 從生物 免疫系統(tǒng)中 獲得了一些重要的啟示和借鑒，并且將其應用于解決計算機工程應 用中的一些用一般方法難以 解決的復雜問 人工免疫系統(tǒng)（ 題。 是利用生 疫系 工作原 ，） 正 物免 統(tǒng)的 理，以 生物免疫 學基本 概念和 理 武漢理工大學碩士學位論文

27、 論為基礎(chǔ)面向應用的計算機模型，是將生物免疫學的相關(guān)原理和概念與計算機 科學相結(jié)合的 產(chǎn)物 人工免疫系統(tǒng)繼承了生物免疫系統(tǒng)的許多優(yōu)良 特性，這些特性使得人工免 疫系統(tǒng)很快的 成為學術(shù)界 研究的熱點， 并成為計算智能 研究的一個嶄新的分支。 等 ， 許多 國際期刊將人工免疫系統(tǒng)作為重要議題。 在 年和 年 還相繼出 人 疫系統(tǒng) 版了 工免 專輯。 此外， 工免疫 人 系統(tǒng)也已成為計算機國際學術(shù)會議的熱點議題， 如 ， 國際會議從 年開始每年組織專門的人工免疫系統(tǒng)研討會， 還 有 ， （ （ ） ） 等國際會議也將人工免疫系統(tǒng)作為 討論的 主題之 一。 年 月在英國 大學還成功召開了 第一屆人工免

28、疫系統(tǒng)國際學 術(shù) 議 （ 會 ） 結(jié)合工程實際應用提出的人工免疫系統(tǒng)特別適合于解決具有魯棒性、自 適 應性和動態(tài)性要求的實際 工程應用問 題。免疫響 過程控制存在很大的相似 應和 之處，我們可以把生物體看成被控對象，把抗原的入侵和內(nèi)部細胞的突變看成 各類干擾，把免疫系統(tǒng)看成控制器，這樣免疫響應就類似與一個對干擾的控制 過程。但免疫系統(tǒng)控制的對象遠比工程中的對象復雜，免疫控制的效果比實際 過程控制效果更穩(wěn)定、協(xié)調(diào)、魯棒。免疫響應的自 適應性、協(xié)調(diào)性、 魯棒性、 對未知環(huán)境的適應能力吸引了過程控制領(lǐng)域?qū)＜业淖⒁?，免疫響應這些特點是 過程控制尤其是復雜、存在未知千擾對象的控制所追求的。下面就是人工免

29、疫 系統(tǒng)在控制中的一些應用。 （） 基于對異物的快速反應和快速穩(wěn)定免疫系統(tǒng)的免 疫反饋機理可用于發(fā) 展有效的反饋控制系統(tǒng)， 基于 細胞免疫反饋控制規(guī)律設(shè)計的自 調(diào)整免疫反饋 控制器， 型免 文 用 疫控制器和 一個增量模 塊組成的 免疫控 制器建 模 立了 糊自 調(diào)整免疫反饋控制系統(tǒng)，將此控制器用于激光熱療法組織度的控制中，結(jié) 果表明 其控制性能優(yōu)于常規(guī)控制器。 （） 基于免疫系統(tǒng)中 細胞之間的 相互反應機理， 細胞能 即 在動態(tài)變 化的環(huán)境中保持其數(shù)量的 平衡，由 于分布式自 主機器人與生物免疫系統(tǒng)的相似 性， 將此原理 應用到一個多機器人系統(tǒng)的 控制結(jié)構(gòu)中 （） 基于細胞選擇說和獨特性網(wǎng)絡(luò)

30、學說的控制機理， 利用生物免疫系統(tǒng)的 武漢理工大學碩士學位論文 自 保護和 自 維持能力，把每個機器人看成 細胞，每個環(huán)境看成抗原，行為 策略看成抗體，用于控制分布式機器人系統(tǒng)，使其在環(huán)境條件改變時，能選擇 一個合適的 行為策略 （） 基于局部記憶和網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)學說應用于 結(jié)構(gòu)，并利用多樣性產(chǎn) 生、自忍耐建立、 記憶非己三個步驟， 在干擾知識不能得到的情況下控制系統(tǒng)， 用于噪 聲的自 適應控制 （ （ ）把免疫系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，識別和處理人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑塊，并 應用于復雜 動態(tài)行為 模和自 建 適應控制， 文 將此方法用于 控制一個不確定 直升 垂直 機盤旋模 型。 除控制領(lǐng)域外， 人工免疫

31、在其他領(lǐng)域如機器人、故障檢測與診斷、知識挖 掘、數(shù)據(jù)處理、圖象處理、計算機網(wǎng)絡(luò)安全、組合優(yōu)化、模式識別中也取得了 成功的應用。 論文主要內(nèi)容 本論文源自 項目 高響應直線電 機與伺服控制器的研究與開發(fā) 本文 ， 是在此項目 的基礎(chǔ)上，對基于交流永磁同步電 機的交流伺服系統(tǒng)作了深入的研 究，特別是對基于光電編碼器獲取速度反饋的伺服系統(tǒng)做了大量的智能控制的 仿真研究。 針對永磁交流伺服系統(tǒng)的參數(shù)時變和高度非線性，本文基于生物免 疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機制提出將一種新穎的免疫控制器應用于永磁交流伺服系統(tǒng)的 速 度控制，從系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能， 抗千擾性、魯棒性等方面觀察比較采用免疫 控制器后系統(tǒng)的性能。主要內(nèi)容

32、如下： （） 分析永磁同 機的工作原理， 步電 建立其數(shù)學模型， 深入剖析其運行特 點及控制機理。并對其控制系統(tǒng)進行了整體分析，針對 非線性、強禍合 的特點， 利用矢量變換進行電機模型的解藕， 建立三種不同（ ， ） 變頻方式下的永磁同步電 機的位置環(huán)、速度環(huán)、電 流環(huán)三閉環(huán)控制系統(tǒng)并利用 對其進行仿真研究。 （） 控制本身的特點出發(fā)， 從 分析其優(yōu)缺點， 介紹常規(guī) 控制原理 及其參數(shù)整定方法和智能 控制及其參數(shù)整定。 （） 探討生物免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)規(guī)律， 并對免疫系統(tǒng)復雜精細的自 我調(diào)節(jié)機 制進行抽象和簡化，得到免疫響應中的調(diào)節(jié)機理。并把免疫系統(tǒng)與控制系統(tǒng)類 武漢理工大學碩士學位論文 比提出一種新型的免疫控制器。 該免疫控制器把免疫控制器與常規(guī) 控制和 模糊推理結(jié)合構(gòu)成模糊免疫 控制器， 以改善控制性能。 仿真結(jié)果表明， 這 種控制器與常規(guī) ） 控制相比，具有較好的動態(tài)性能、抗擾動能力以及較強的 魯棒性能，且算法簡單易實現(xiàn)，具有一定的實用性。 武漢理工大學碩士學位論文 第章 永磁同步電機模型及矢量控制技術(shù) 高性能的同步電 動機控制需要現(xiàn)代控制理論的支撐，目 前使用最廣泛并