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1、第?卷 第 ? 期 ! !? 年 月 雄坊 学院学报 # % 应用模糊 自适应控制 方法对直流双闭环 调速系统中的转速调节器的比例 、 积 分参数进行整 定 。 结果表明 , 用该方 法得到的转速调节器参数比传统的 工程 整定方法得到的参数控制性能好 , 响应快 , 过渡过程时间短 , 基本无超调 。 关键词 ; 直流 双闭环调速系统 ? 文献标识码 ; 文章编号 ; 98 9一? ? 7 ?:! ?一。! ? 一! ? 传统的电机控制系统大都采用 控制技术 , 具有结构简单 、 可靠 、 稳定等优点 , 但由于 不 能 有效 克服负载 、模型 参数的大范围变化以及非线性因素 的影响而不 能满
2、足高性能 、 高精度场合的要求 。 为 了克服直流 电机参数时变性和非 线性因素对控制性 能的影响 , 本设计中 , 双 闭环 调速系统的外环采用模 糊控制 , 内环采用 控制 , 使系统在一 定范围 内对 直流 电机参数变化和非线性因素影 响有自适应能 力 。 参数模糊 自整定运用现代控制理论在线辨 识对象特征参数 , 实时改变其控制策略 , 使控制系统 品质指标保持在最佳范围内 。 本文在介绍模糊 自适 应整定 控制的基础上 , 对其在直流双闭环 调速 系统中的应用进行了研究 。 9 直流双 闭环调速系统的结构 直流双 闭环调速系统是最常用 的直流调速系统 之 一 , 其结构见 图 9 。
3、 传统 的设计方法称为工程设计法7 : , 它提 供了一 组 系统可实际运行参数 。 虽 然 简单方 便 , 但它提供的设计值并非控制系统设计的优化值 。 因此 , 参数指导 下 的系统运行并不在优化状 态 , 仍需结合人工 调试 , 其改进和扩张产生了许多不 同类型的实用 调速系统 。 经过多年的实践 , 双闭环 的结构已经基本定型 , 电流调节 器7 :和 速度调 节器7 :都采用了 调节器 , 设计任务是正确地 确定其中的参数 。 模糊 自适应 整 定 控制器 工作原理 模糊 控制是以模糊集合论 、 模糊语言变量 和模糊逻辑推理为基础的一 种计算机数字控制 , 它 的基本原理是将输人语言
4、变量偏差和偏差变化率的 精确值变为模糊量 , 根据 控制 参数与偏差 , 及 偏差变化率 , 的模糊函数关系进行模糊决策 , 实现 参数的模糊在线 自整定 。 7见 图 : 模糊化 卜州 模糊推理 肠凡)沁 输入 十 争 伯号 一常规 控制器 图 参数 自适应模糊控制器结 构 由于操作者经验不易描述 , 控制过 程中的各种 信号量以及评价指标不易表示 , 模糊理论是解决这 一 问题的有效途径 , 所以人们运用模糊数学的基本 嵘 一 乞卜 1 1 1 1 1 9次 次 7 1 : : : : : 7 1 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :
5、几几几几几几几几几几几几几几 1 9 9 9 9 9 = ) 1 9 9 9 召召召 / 图9直流双闭环动态结 构图 收稿日期 ; ! ! 一9 9一!? 作者简介 ; 韩星海79 一: , 男 , 山东安丘人 , 滩坊学院信 息与控制工程 学院讲师 , 硕士 。 雄坊学院学报 ! !? 年 月 理论方法 , 把规则的条件 、 操作用模糊 集表示 , 并把 这些模糊控制规则以及有关信息7如评价指标 、 初始 参数等:作为知识存入在计算机数据库中 , 然后 计算机根据控制系统的实际响应情况7即专家 系统 的输人条件: , 运 用模糊推理 , 即 可实现对 参数 的最佳调整 。 模糊控制 由常规
6、控制部分和模 糊推理两部分组成 。 模糊推理部分实质就是一个模 糊控制器 , 根据偏差 , 和偏差变化率, 对 参数 自整定的要求 , 利用模糊控制规则在线对 参数 进行修改 , 从而使被控对象有良好的动 、 静态性能 。 其设计思想是先找出 参数与偏差 , 和偏差变化 率, 之间 的模糊关系 , 在运行中通过不断检测偏差 , 和偏差变化率, , 再根据模糊控制原理来对 两个 参数进行在线修改 , 以满足在不 同偏差 , 和偏差变 化率, 时对控制参数的不同要求 。 根据经验 , 从系 统的稳定性 、 响应速度 、 超调 量 、 稳态精度和 , 、 的作用等方面来考虑 , 将系统偏差 , 和偏
7、差变化率 ,。 的变化范围定义为模糊集上的论域 ; , 一? , 一 , 一) , ! , 9 , , ? 其模糊子集为 , , , , 一6 , 6 , 6 , , , , 7均服从正态分布: 。 , 和 , , 的量化因子 都为 9 。 将 的两个系数 , 、 , , 7均服从正 态分布: 。 由此可知模糊控制器的输人和输出的模糊子集 的隶属度 。 根据工程设计人员的技术知识和实际操 作经验 , 采用如下控制规则 ; ,( , 2, ,( ,2, 得 到针对 。, 是在 的算 法基础 上 , 通过计算当前系统偏差 , 和偏差 变化率 , , 根据各模糊子集的隶属度 赋值表和各参 数模糊 控
8、制模型 , 应用模糊合成推理设计 修正参数的 模糊矩阵表7在程序中执行: , 查 出修正参数带人下 式计算 ; 。 , 。, 参数 的在线 自校正 。 其工作流程见 图 ? 。 衰 9 , 的模糊 控制 规则襄 。 , 6 6 6 6 666! , , , , , 6 ! ! ! ! 6 6 6 6 6 !6 6 6 6 6 6 !6 6 ! !6 66 !6 6 66 !6 6666 ! !66666 裹 , , , , , 666 666 ! ! ! ! 6 6 6 6 66 6 66 6 ! 7: : : 6 6 6 6 66666 ! !666 ! 66 ! ! ! ! ! 圈? 参傲
9、自校正工作 流程 圈 ? 仿衷系统结构及其仿真结果分析 下面对电机控制 系统应用传统 控制器和 参数自适应模糊控制器进行仿真比较 。 选取晶 闸管供电的直流调速系统 , 采用三相桥式线路整流 第 ?期 韩星海 ; 基于模栩控制的双闭环调速 系统 装置 , 其中直流电动机的参数为 ; / 6一 !4 , 6 9 ? 8 , 6 9! 。 一 ! 5 9 , ; 。 ! 5 ! 工程状态分析的基础 上 , 应用模糊控 制技术 , 采用了自适应模糊 控 制算法 。 实验与仿真结果见图 ? 。 ? 结束语 综上所述 , 应用模糊 自适应对直流双闭环调速 系统中的转速 调节器的比例 、 积分 参数进行整
10、定 。 结果表明 , 用这种控制方法得到的转速 调节器参数 比传统的工程整定方法得到 的参数控制性能好 、 响 应快 , 不仅具有良好的动 、 静态 品质 , 且具有较强 的 抗干扰能力以及参数 时变的 适应能力 , 过渡过程时 间短 , 基本无超调 , 即使在外界环境比较恶劣时该算 法仍可达到较好的控制效果 。 5考文献 ; )曹 承志 5 智能技术 5 北京 ; 清华大学出版社 , !? 5 仁 幻顾 绳谷 5 电机及拖 动羞础 5 北京 ; 机械工业出版社 , 9 ? 5 仁 ?陈伯 时 5 电力拖动 自动控制系统仁 5 北京 ; 机械工业出版社 5 ! ! 5 % ), 一 ) 1,
11、一 ) 1, % 3 (2 0, ), (2 2, 一 %),一 ,)1 , 一) 1, , 2 9:一 % ),一 ,)1, 一 ) 1, , , 2 3 (20, ,1 ,)一2% . ( 肖恩忠 : 乎妙碑”乎”脚呀比5#曰5乎吵乎妙挤”洲,洲,诊妙公”乎妙尹妙沼”挤”钾,乎”挤”浮”挤妙护”乎”护”#泣.种,挤”浮妇# ”甘”砂巴, 七黔,挤”#, 理论与实务 5 北京 ; 清 华大学 出版 社 , ! 5 ?潘显民 5 数据 挖掘技术及其 应用 月 5 湘潭师范学院学报 , ! ! , 79: ? ?一? ! 5 【 ?张 震 5 数据挖掘在 高校课堂教学质2评价体 系中的 应用# 5 电脑开发与应用 , ! ! 5 ! 7 : ; ? 9 一 ? 5 7责 任编辑 ; 肖恩 忠: