基于模糊PID控制的开关磁阻电动机调速系统的建模与仿真

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船电技术

20 0 8年

第 1期

基于模糊 PD控制的开关磁阻电动机 I调速系统的建模与仿真丛望米芳芳(哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨 10 0 ) 5 0 1

摘

要：基于开关磁阻电动机非线性电感模型，在 MA L B .Sm l k环境下，建立了四相 ( 6极 )开 T A 7/i ui 2 n 8/的

关磁阻电动机调速系统的动态仿真模型。单纯采用 PD控制或简单的 P I D模糊控制得不到良好的控制性能。 采用模糊 P D复合控制，可以充分利用模糊控制和 PD控制的优点，最终达到提高 S电机调速性能的目 i I R的。

关键词：开关磁阻电机

非线性模型

模糊 PD控制 I

仿真

中国分类号： P 7 T 23

文献标示码：A

文章编号： 10 .8 2 ( 0 8 10 3 -4 0 34 6 2 0 )O -0 90

M o e i g a d S m u a i n o wic e l c a c i e Ba e d l n i l t fS t h d Re u tn e Drv s d n oo n Fuz y— D n r l z PI Co toCo g W a, iFa g a g n ng M n f n( ol g f u o t n Hab nE gn ei gUnv ri, r i,5 0 1 h n ) C l eo A t mai, r i n i e r ie s y e o n t Hab n 1 0 0, i a C

A sr c: a e n ten nie rid ca c o e, y a cs lt nmo e,s i h d rlca c b ta t B sd o h o l a u tn em d lad n mi i ai d l o. w t e eu tn e n n mu o f c d iei etbi e e r sa l h di t T A 2Smuike vr n n. yuigete I c nrl r i p e Df zy v s s n h MA L B7/ i l i me tB s i r D o t m l P z . n n o n h P oo s u

c nrl g o o t l e o m n ec ud n tb otn s gf zyP D c nrl tep r r n eo R o t, o d c nr r r a c o l o e g t .U i uz I o t, h e o ma c fS o op f e

n o f moo edc nrls m rv dw t la v na e tf zya dP D o t 1 tr p e o t p o e i f l d a tg s f oh u z n I c nr . s o ii h u ob oKe wo ds RM;No i e de;Fu z PI c tol mu aton y r:S nln rmo l z y- D on r;Si l i

1引言模糊控制是一种典型的智能控制方法，在调速控制应用中，对系统参数非线性变化有较强的适应性。开关磁阻电机是一个多变量，强耦合的

MAT AB Smuik立开关磁阻电动机调速系 L/i l建 n统仿真模型，采用模糊 PD复合控制，得到良好 I的转速波形。

2S电动机的非线性模型 R机电系统动态过程的微分方程由电路方程、 机械方程、机电联系方程三部分组成。=

非线性系统，常规的PD控制已经不能从根本上 I解决非线性问题，但是 PD控制由于算法简单、 I可靠性高，被广泛应用在工业过程控制。所以， 将模糊控制和P D控制两者结合起来，充分利用 I

dW k Rkk+ if

() 1

其优点【,在开关磁阻电动机调速系统中达到较 J J好的控制效果。

T e= J d 2_ _ _

本文根据S R电动机的非线性数学模型，运用

0￣争+。

( 2 )

收稿日期：2 0—11 0 7 1.0

作者简介：丛望 ( 9 8 ) 1 5一，男，教授、博士生导师，研究方向：船舶电力系统、工业自动化、计算机控制。3 9

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、 1 8 No1 2 0 . 2 b. 2 . 0 81 /

=t ( i i k, ) kkde=——

模糊 PD复合控制设计时，在大偏差范围时 I采用模糊控制，小偏差范围时采用 PD控制。 I

d t

() 4

31隶属函数与控制规则的确定 .由于电机转速差范围较大，为了进一步提高电机调速性能，将偏差变量 E、偏差变化率 E C及控制量 u的论域均为 f6— 4— 2— 234一 5— 3. 1 1 0

式中：

为加于 k相绕组的电压；瞰为 k绕组相为 k相绕

组的

的电阻；为 k相绕组的电流；

磁链，‘为转动惯量，∞为角速度。,

5,将偏差变量、偏差变化率及控制量的模糊 6}集均为{ NB,NM,NS E S M,P。,Z,P,P B)E、E C及 U的隶属函数图形如图 1示：所

在仿真 S电动机的动态特性时，必须准确 R的描述电动机的相电感、转角、相电流之间的关系，而非线型模型能够准确的描述三者之间的关

系【。 具有饱和非线性磁路的 S电动机相电感可 R由傅立叶级数逼近[,则相电感可近似表达为：】钔

(,=L ( -L( c sN x () f ) of t i ) o ( a+ ) )- i 5 式中： (=( f ) (+ ) ()2 f/ ) () 6图 1 E E、 C、 U的隶书函数图

厶(=(m f一 i L ( ()2 ) ) f/ )为最小电感，而达和其相电流的函数关系即：.Ⅳ=

() 7

模糊控制器的控制规则是基于操作者的经验和相关专家的知识得出的，本文是借鉴系统对阶

可用多项式级数近似表

跃响应的共同特点及其与输入变量的关系的模糊控制规则表，如表 1示：所表 1模糊控制规则表

∑a in O=.

( 8 )‘

考虑 MA L T AB下的运行情况，在误差允许的范围内，()中的 N常取 3 8式 t。B B B B N B N B NM ZE

NM

NB NB NB NS NS Z E

NB NB NM NS ZE P S

NB NM NS ZE P S P M

NB NM Z E P S P M P B

NM ZE P S P M P B PB

Z E PS P M P B P B P B

P S P M P B PB P B P B

3 R电动机控制系统设计 S传统的 PD控制一方面不能自动实现参数调 I整，另一方面需要根据被控对象准确的数学模型

NS ZE P S P M P B

而设计参数。模糊控制不需要建立被控对象精确的数学模型，而根据人工控制规则组织控制决策表，对被控对象的非线性和时变性具有一定的适应能力。但是模糊控制也有一些缺点，控

制精度不太高，易产生振荡现象，所以提出将模糊控制与 P D控制结合起来，即 F zy PD复合控制， I u z—I

32模糊控制量化因子的确定 .在模糊控制器中，量化因子 Ke、Ke和比例 c因子 Ku对模糊控制系统的动态性能有较大的影响。一般说来，Ke大，系 …… 此处隐藏：4198字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……