直接反饋

反饋又稱(回授)，是控制論的基本概念。直接反饋是指直接將系統的輸出返回到輸入端並以某種方式改變輸入，它們之間存在因果關係的迴路。進而影響系統功能的過程。

基本介紹

• 中文名：直接反饋
• 外文名：direct feedback
• 分類：電子技術

雙饋電機直接反饋控制系統分析與設計方法

針對所提出的級聯無刷雙饋電機的直接反饋控制在MATLAB下進行了仿真研究，並將模糊PI調節器和普通PI調節器控制效果進行了對比，最後搭建了基於dSPACE的級聯無刷雙饋電機實驗平台，進行了實驗驗證。

CBDFM的直接反饋控制

CBDFM的功率電機定子給恆定供電電壓，功率電機的磁鏈幅值和旋轉速度基本恆定，一般不控制，通過對控制電機定子供電電壓的控制，來實現對控制電機磁鏈和級聯無刷雙饋電機總轉矩的控制。

對於級聯無刷雙饋電機轉子磁場定向直接反饋控制策略，總的控制具體過程為：將測量得到的功率電機定子電流和控制電機定子電流送入磁鏈觀測器和轉矩觀測器以獲得控制側電機磁鏈的幅值、轉差角以及電機轉矩。觀測器所得磁鏈的幅值與磁鏈給定值相比較，所得轉矩與轉矩給定值相比較，誤差分別經過磁鏈調節器和轉矩調節器得到電流內環中磁場定向同步坐標系下控制側電機定子電流的直軸分量給定值和交軸分量給定值；將控制側電機定子電流的直軸分量給定值和交軸分量給定值分別於與旋轉到同步坐標系下控制側電機定子電流的直軸分量測量量和交軸分量測量量相比較，誤差經過電流調節器分別得到同步坐標系下控制側電機定子電壓的直軸和交軸分量給定值；進而將其經過旋轉變換和2/3變換，得到靜止坐標系下控制側電機定子電壓給定值，控制逆變器的逆變電壓載入到無刷雙饋電機控制側的定子繞組上。

總之，由級聯無刷雙饋電機的直接反饋控制方法可知，該方法將CBDFM複雜的數學模型進行簡化處理，抽取出被控量即控制電機定子磁鏈和電機總轉矩與控制量即勵磁電流和轉矩電流之間的關係進行直接控制。

直接反饋控制與直接轉矩控制的區別

所提直接反饋控制與直接轉矩控制的區別主要有以下幾方面：

1、基本思想不同：直接轉矩控制的基本思想是從三相坐標系下直接尋找電壓與磁鏈和轉矩的關係，通過控制電壓幅值控制磁鏈，通過控制電壓旋轉速度從而改變磁角用以控制轉矩；直接反饋控制的基本思想是從簡化電機數學模型入手，通過尋找磁鏈和轉矩的有效控制量從而對磁鏈和轉矩進行控制。

2、控制量不同：直接轉矩控制的控制量是電壓量，通過選擇開關狀態或通過控制矩陣構造電壓矢量實現對磁鏈和轉矩的控制；直接反饋控制的控制量為電流量，通過控制定子電流的交直軸分量實現對磁鏈和轉矩的控制。

3、實現方式不同：直接轉矩控制一般是採用滯環比較器，通過選擇電壓矢量表得出定子電壓，直接在三相靜止坐標系下實現控制；直接反饋控制是採用調節器，在磁場定向坐標系下實現控制，通過坐標變換轉換到三相定子電壓。

4、控制效果不同：直接轉矩控制存在轉矩脈動；直接反饋控制的控制效果媲美與矢量控制。

總之，所提出的CBDFM的直接反饋控制不同於已有的直接轉矩控制和矢量控制，是在綜合了直接轉矩控制的直接控制與矢量控制的基礎上提出的，體現了反饋控制原理的基本原理，實現了對磁鏈和轉矩的高效控制。

T-S模糊系統輸出直接反饋控制器設計

討論了T-S模糊系統輸出直接反饋控制器的穩定性分析和設計方法。為了減小穩定性分析的保守性和難度，充分利用模糊規則前件變數模糊隸屬度函式的結構信息，對前件變數採用標準模糊分劃的T-S模糊系統輸出直接反饋控制器進行了研究，獲得了穩定性條件。在穩定性分析的基礎上，採用平行分布補償法(PDC)和線性矩陣不等式方法(LM I)，研究了輸出直接反饋控制器的設計。通過對一個非線性質量塊-彈簧-阻尼器系統輸出反饋控制器的設計和計算機仿真，驗證了方法的有效性。

直接反饋控制器的控制系統穩定性分析

構造了一種輸出直接反饋控制器的模糊模型。該輸出直接反饋器採用與模糊對象模型相同的規則前件，其模糊規則形式如下

IF y₁ isMⁱ₁ and …and y_p is Mⁱ_p

THEN u(t)=-H_iy(t)，i =1.2，…，l

式中:H_i ———第i個子系統輸出直接反饋矩陣。

輸出直接反饋控制器的設計方法

由於系統的狀態變數無法全部得到，因此與由模糊觀測器和模糊調節器構成的輸出反饋控制器相比，輸出直接反饋控制器的設計更為困難，並且有些步驟難以解析化。採用輸出直接反饋控制器的T-S模糊控制系統的設計方法如下。

步驟1採用前件變數採用系統輸出的T-S模糊系統模型的T-S模糊模型為被控對象建模。

步驟2套用線性系統理論，根據期望的閉環控制系統的性能指標，分別設計各局部線性子系統的輸出直接反饋控制器，由此可以獲得各局部輸出直接反饋矩陣H_i。

步驟3根據性質2，找出系統所有的最大交疊規則組，套用定理T-S模糊控制系統檢驗T-S模糊控制系統的穩定性。如果在某一最大交疊規則組內不滿足定理T-S模糊控制系統的條件，應回到第二步重新設計各局部線性子系統的輸出直接反饋控制器，直到滿足定理T-S模糊控制系統的條件。

步驟4按輸出直接反饋控制器的總體模型將各局部線性子系統的輸出直接反饋控制器合成輸出直接反饋控制器的總體模型。通過計算機仿真或實際試驗，如果達到預期的控制效果。則輸出直接反饋控制器設計結束；否則回到第二步，重新設計各局部線性子系統的輸出直接反饋控制器，直到達到預期的控制效果。

輸出直接反饋控制器的設計

首先，根據現代線性控制理論，分別選取T-S模糊系統模型所示T-S模糊系統的各局部線性子系統輸出直接反饋矩陣：H₁=H₅=2.9，H₂=H₄=1.6，H₃=0.3

可以判定通過輸出直接反饋控制u=-H_iy(i =1.2，…，5)，T-S模糊系統模型所示的T-S模糊控制系統是穩定的。

利用直接反饋控制器的總體模型，由各局部線性子系統的輸出直接反饋矩陣H_i，(i =1.2，…，5)，可以合成輸出直接反饋控制器的總體模型。

最後，在各種初始條件下，對質量塊-彈簧-阻尼器系統進行計算機仿真，驗證了採用輸出直接反饋控制器的閉環系統在各種初始條件下，系統狀態都是穩定的。