基于模糊-PID复合控制算法的电机转速控制

２０１０年９月包头职业技术学院学报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＢＡＯＴＯＵＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ＆ＴＥＣＨＮＩＣＡＬＣＯＬＬＥＧＥ

Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ．２０１０Ｖ０１．１１．Ｎｏ．３

第１１卷第３期

基于模糊一ＰＩＤ复合控制算法的电机转速控制

董丽荣１

董文智２

（１．神华集团神华煤制油有限公司包头煤化工分公司；２．神华集团神华包头矿业有限责任公司，内蒙古包头０１４０１０）

摘要：针对异步电动机调速系统的非线性和结构参数的易变性等特点，将模糊控制和ＰＩＤ控制结

合起来，设计了基于模糊一ＰＩＤ复合控制算法的电机调速系统。应用以ＤＳＰ为控制器的电机转速控制系统对其进行实验，结果表明模糊一ＰＩＤ复合控制算法可达到快速实时跟踪速度变化、无超调、稳态精度高的效果。

关键词：交流电机；转速控制；模糊一ＰＩＤ算法０前言

近年来，电力传动系统的智能控制成为热点。在诸多的控制策略中，常规的ＰＩＤ控制具有算法简单、精度高、可靠性强等优点。但其设计过分依赖控制对象的模型，参数修改不便，对于模型不精确和非线性对象，难以取得满意的控制效果ｕ１。而模糊控制不依赖被控对象的数学模型，其控制规则通过对操作者的经验进行归纳和优化而得到‘引。因此，在本控制系统中，将模糊控制与ＰＩＤ控制结合起来，既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有ＰＩＤ控制精度高的特点，使系统的实时性和快速性有了明显提高。

１

能进行在线调整等缺点，对于模型不精确、结构非线性的对象，很难取得满意的控制效果。２．２模糊控制算法

模糊控制是模仿人的一种控制方法。它的特点是：无需建立被控对象的数学模型，对被控对象的时滞、非线性和时变性具有较强的适应能力一Ｊ，与常规控制器不同，模糊控制本质上是一种非线性控制，对控制对象的参数变化或非线性特性具有较好的适应能力，对干扰或噪声具有更强的抑制功能。模糊控制的不足之处在于其本身消除系统稳态误差的性能比较差，难以达到较高的控制精度。将模糊控制策略直接用于电机的速度控制往往得不到好的控制效果：引。

２．３模糊一ＰＩＤ复合控制算法

鉴于上述两种控制算法的优缺点，本文提出了模糊一ＰＩＤ复合控制算法用于速度控制系统之中。它结合了两种控制算法的优点，分段对转速实施控制。这种复合控制的基本思想是用偏差量的某一阈值来切换控制方式，当偏差值较大时采用模糊控制，依据偏差和偏差变化率的不同，选取相应的模糊控制规则找出最合适的控制；当偏差值小于该切换值时，采用ＰＩＤ控制方式，以减小系统的稳态误差。输出的控制信号经功率器放大后，驱动电机，实现电机转速控制。

２．３．１模糊控制器的设计

设计模糊控制器首先应把输入变量由自然语言转化为模糊控制器所能识别的数值信息。完成这个

交流电机转速闭环控制系统

本系统采用ＤＳＰ为控制核心，控制变频器实现

异步电机转速控制，给定的转速值与旋转编码器检测的实际速度反馈值相比较得到速度误差，经ＤＳＰ进行模糊一ＰＩＤ复合运算得到控制量，再由Ｄ／Ａ转换输出到变频器以控制交流电机，从而达到调节电机转速的目的。

２模糊一ＰＩＤ控制器的建立

２．１

ＰＩＤ控制算法

传统的速度控制采用常规的ＰＩＤ控制器。ＰＩＤ

控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、可靠性高，被广泛应用于过程控制，至今仍有

９０％左右的控制回路具有ＰＩＤ结拇２Ｊ。但是，其设

计过分依赖控制对象的模型，且抗负载扰动的能力也不太强，另外，ＰＩＤ控制器存在参数修改不便、不

收稿日期：２０１０—０６—１５

作者简介：董丽荣（１９８２一），女，ＥＲＡ．．工学硕士，助理工程师，主要从事电气专业工作。１２

万方数据

董丽荣等：基于模糊一ＰＩＤ复合控制算法的电机转速控制

过程便是一个模糊化的过程，从而实现模糊控制算法。

在控制系统中，误差ｅ、误差变化量ｅ。及控制跫ｕ的实际变化范围称为变量的基本论域，分别记作［ｅ。，ｅ。］、［ｅ。。，ｅ。Ｈ］和［ｕ。，ｕ。］。增加论域的数量固然可以提高控制精度但会降低控制器的处理速度，增加数据的储存量，论域过小时还可能使系统不稳定。

设误差、误差变化量、控制量变换后所取的模糊集合离散论域均为｛一１１，一ｎ＋１，一ｎ＋２，……，一１，０，１，……，ｎ一２，ｎ一１，ｎ｝，则误差和误差变化量需要通过量化因子变换到离散论域上，而控制量变化需要通过比例因子变换到基本论域上，则误差和误差变化量的量化因子分别可表示为

ｂ击

（１）Ｋ。＝—兰

（２）

ｅｃＨ—ｅｃＬ

设输入变量Ｘ∈［ｘ。，ｘＨ］，则变换到离散论域

上的整数值

Ｙ＝ｋ［ｘ一半］

（３）

其中，ｋ是量化因子，可以是ｋ。、ｋ。。。若得到的Ｙ不是整数值，可通过四舍五入近似得到整数。

系统控制量Ｕ的比例因子

Ｋｕ－望≥ …… 此处隐藏：2893字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……