電力傳動系統(tǒng)模糊與神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)的運用

劉 娜，董志冉

（1.湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學院，湖南株洲 412006；2.中國鐵路廣州局集團有限公司株洲機務段，湖南株洲 412004）

0 引言

為實現(xiàn)電力傳動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，加強能源轉(zhuǎn)換、信息處理和控制效果，采用線性PI 或PID 調(diào)節(jié)器，并取得一定的效果。但在系統(tǒng)長期運行中，還會暴露出一些問題。對此，將模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)運用其中，因模糊與神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)屬于非線性控制，可以對線性和非線進行有效控制，提升電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

1 電力傳動系統(tǒng)

電力傳動系統(tǒng)作為電力企業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，是電力傳輸?shù)闹匾ǖ馈?/p>

（1）從整個系統(tǒng)的角度分析，電力傳動系統(tǒng)可以看成從里到外的一系列級聯(lián)環(huán)，在實際運行中，可以只利用其中的一個或者幾個環(huán)。同時，利用電能進行轉(zhuǎn)換形成機械能，并將驅(qū)動設(shè)備作為主要傳動力，保證其他關(guān)聯(lián)系統(tǒng)或相關(guān)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

（2）電力傳動系統(tǒng)可分為交流電機傳動和直流電機傳動。電力傳動系統(tǒng)運行過程中所需要的電能易于傳輸和集中生產(chǎn)，可以實現(xiàn)遠程控制，避免電力傳動系統(tǒng)運行產(chǎn)生異常。另外，電力傳動系統(tǒng)運行中使用電機的功率范圍較寬，一般情況下從幾瓦到1 萬千瓦以上，是相關(guān)行業(yè)生產(chǎn)的主要動力。

2 模糊與人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)

模糊與人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)應用于電力傳動系統(tǒng)前，需要對其進行分析和了解，以保證應用效果。

2.1 模糊理論

模糊理論主要指將模糊集合的基本概念，或連續(xù)隸屬度函數(shù)理論融合在一起，形成一個全新理論，可以將其分為模糊數(shù)學、模糊系統(tǒng)、不確定性和信息、模糊決策、模糊邏輯與人工智能等，并且這幾個方面不是完全獨立，存在著一定聯(lián)系。例如：在模糊控制方面就用到模糊數(shù)據(jù)和模糊邏輯概念。另外，應用模糊理論時，一般主要集中在模糊系統(tǒng)中，重點是在模糊控制方面，這樣可以有效提升模糊理論的應用效果。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)理論

神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)理論是由大量神經(jīng)元通過有效聯(lián)系，形成非線性動態(tài)系統(tǒng)，主要是一種仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡能力，并且從外界環(huán)境或者其他神經(jīng)元獲得相應信息。同時，神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)理論通過簡單計算，將結(jié)果輸出到外界或者其他神經(jīng)元。神經(jīng)網(wǎng)絡輸入信息后，會進入一定的狀態(tài)，并且由于神經(jīng)元之間是相互聯(lián)系的狀態(tài)，可以根據(jù)神經(jīng)元本身的動力學特性，對外界刺激的興奮模式，會自動轉(zhuǎn)變成新的平衡狀態(tài)，這樣特定結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡，就可以定義出一類模式，并且可以進行一定的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)一種新的映射關(guān)系。另外，由于神經(jīng)網(wǎng)絡的連接方式不同，可以形成不同的神經(jīng)網(wǎng)絡模式展開使用，可以在一定程度上保證神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)的應用效果。

3 應用分析

分析模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)相關(guān)理論后，需要有針對性地將模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)應用到電力傳動系統(tǒng)，目的是保證電力傳動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，加強系統(tǒng)運行的控制效果，提高經(jīng)濟效益。

3.1 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)應用的重點內(nèi)容，只有進行有效控制，才能降低異?，F(xiàn)象的產(chǎn)生，保證電力傳動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在控制系統(tǒng)應用中，具體內(nèi)容可以從2 個方面展開。

（1）應用于控制系統(tǒng)的運行過程，主要通過增加自適應機制，對運行模式和狀態(tài)進行調(diào)整。同時，運用模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)時，可以生成模糊規(guī)則和成員函數(shù)，但控制系統(tǒng)運行啟動時間相對較長，需要根據(jù)電力傳動系統(tǒng)的實際情況，有針對性地使用控制系統(tǒng)，可以提升電力傳動系統(tǒng)運行的性能，為相關(guān)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)性的保證。

（2）一些現(xiàn)代化技術(shù)的使用，盡管可以解決控制器系統(tǒng)問題，但計算時間相對加長，對電力傳動系統(tǒng)的運行會造成一定的影響。在這樣的情況下，模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)可以與控制器相結(jié)合，并且根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應的模糊控制方式，對電力傳動系統(tǒng)運行過程進行嚴格控制，以保證運行過程的穩(wěn)定性。同時，可以采用一個或者多個神經(jīng)元與增量形式的控制系統(tǒng)結(jié)合起來，對變量、自整定控制系統(tǒng)進行設(shè)計，使控制器的使用性能大大提升，有效保證其控制。尤其在系統(tǒng)運行溫度方面，降低異?，F(xiàn)象的產(chǎn)生，保證電力傳動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

3.2 穩(wěn)定器控制

模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在電力傳動系統(tǒng)運行過程中，需要對各方面進行綜合性考慮，穩(wěn)定器就是其中的一個。加強穩(wěn)定器的控制，可以有效保證電力傳動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。具體運用可從3 個方面展開。

（1）電力傳動系統(tǒng)運行時，穩(wěn)定器可以一直是低頻功率，對發(fā)電機電壓能力進行維持，保證其平衡性。同時，模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在穩(wěn)定器運行過程中，可以利用自適應控制技術(shù)對穩(wěn)定器進行處理，保證穩(wěn)定器實現(xiàn)在線辨識，分析電力傳動系統(tǒng)運行情況，并且做出相應的調(diào)整，以保證電力傳動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。另外，模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在穩(wěn)定期運用，穩(wěn)定器可以根據(jù)電力傳動系統(tǒng)的運行情況，對低頻振動進行控制，保證電力傳動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

（2）可以利用對象的線性模型，對非線性電力傳動系統(tǒng)來說，可以有效提升其控制性能。同時，模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在穩(wěn)定器的運用，可以保證穩(wěn)定器適應非線性電力傳動系統(tǒng)，并且其算法相對簡單，控制效果非常明顯。

（3）由于模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)具有良好的學習能力，可以在線對模糊邏輯進行調(diào)整，可以利用周期短的快速控制系統(tǒng)，提升其計算效率，對電力傳動系統(tǒng)做出很好的控制。

3.3 滑模度控制器

隨著電力傳動系統(tǒng)的發(fā)展，其容量在不斷增加，系統(tǒng)結(jié)果已逐漸趨向復雜，對滑模速度控制器也有著較高的要求。對此，為充分體現(xiàn)滑模速度控制器的使用性能，將模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)運用其中，具體的內(nèi)容可以從2 個方面展開。

（1）模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在滑模速度控制器運用時，主要是利用系統(tǒng)模糊估算法，模糊邏輯用來改變控制器的結(jié)構(gòu)以使系統(tǒng)對大誤差有較快的響應，以此保證滑模速度控制器運行效果。同時，模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在滑模速度控制器中的運用，可以根據(jù)電力傳動系統(tǒng)運行實測功率和電壓的情況，對控制器進行調(diào)整，以此降低異常現(xiàn)象的產(chǎn)生，保證電力網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行。

（2）利用自適應機制給定變化參數(shù)，增加滑膜速度控制器的使用性能。可以將PM 無閥電機設(shè)置在滑模速度控制器中，對速度和位置進行嚴格控制，避免產(chǎn)生異常現(xiàn)象。可以利用仿真方式，對勵磁控制器的運行狀態(tài)進行識別和分析，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并及時解決。

3.4 其他

由于電力傳動系統(tǒng)較為復雜，在運用模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)時，需要進行綜合性考慮。模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)具有分布存儲信息、信息處理、邏輯推理、遺傳算法等功能，并且在這些功能應用到電力傳動系統(tǒng)中，進而對串聯(lián)電容的控制器、靜止無功補償、直流輸電控制系統(tǒng)控制器和負荷預測等方面，進行處理和調(diào)節(jié)，可以有效提升電力傳動系統(tǒng)的運行性能，降低異常現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 結(jié)束語

分析電力傳動系統(tǒng)，以及模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，只有對各方面進行深入了解，才能保證模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在電力傳動系統(tǒng)的應用效果。

從系統(tǒng)運行控制、穩(wěn)定器控制、勵磁控制器等方面，對模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在電力傳動系統(tǒng)中運用的相關(guān)內(nèi)容展開分析，目的是通過利用模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)，對電力傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行識別，以保證電力傳動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，降低異常現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高經(jīng)濟效益。