一種新的模糊PID控制在電機(jī)軟啟動中的仿真

摘要：由于異步電機(jī)軟啟動過程中非線性時變的特點，采用傳統(tǒng)的PID控制方法難以達(dá)到理想的控制效果。為了大大減小交流電機(jī)啟動過程中的電流，在此結(jié)合智能控制理論，設(shè)計出一種新型的模糊PID軟啟動控制器。通過對電流大小進(jìn)行控制，優(yōu)化了系統(tǒng)的控制效果，實現(xiàn)了交流電機(jī)恒流軟啟動控制。最后通過Matlab仿真，證實了該系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能，達(dá)到了平穩(wěn)啟動的目的，具有有效性和廣泛應(yīng)用性。
關(guān)鍵詞：軟啟動；模糊控制；異步電動機(jī)；Matlab

0 引言
異步電機(jī)以其優(yōu)良的性能及無需維護(hù)的特點，在工農(nóng)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。三相異步電機(jī)的啟動方法很多，比如直接啟動、自耦降壓啟動、延邊三角形啟動等等。對于風(fēng)機(jī)泵類等恒功率負(fù)載，如果在額定電壓下直接啟動三相異步電機(jī)，啟動電流非常大(一般為Ie的5～8倍)，易引起電網(wǎng)電壓下降，同時影響電網(wǎng)上其他用電設(shè)備的正常運行，這對于電機(jī)本身來講，沖擊電流造成局部溫升過大，降低電機(jī)壽命，給機(jī)械系統(tǒng)帶來強(qiáng)大的機(jī)械沖力，沖擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。因此宜采用軟啟動的方法。

1 模糊PID軟啟動電路的結(jié)構(gòu)及原理
模糊PID復(fù)合控制方法最大的優(yōu)點是不依賴于被控對象精確的數(shù)學(xué)模型，適合于非線性、強(qiáng)耦合、不確定性的電機(jī)軟啟動復(fù)雜系統(tǒng)。異步電機(jī)軟啟動主回路結(jié)構(gòu)見圖1，利用三對反并聯(lián)的單向晶閘管來實現(xiàn)交流調(diào)壓，晶閘管調(diào)壓的控制方式采用相位控制，用來改變晶閘管的相位角α，得到不同的電壓(頻率不變)，從而實現(xiàn)電機(jī)的平穩(wěn)啟動。

交流電機(jī)定子電流經(jīng)過濾波后與啟動電流給定值一起作為模糊PID調(diào)節(jié)器的輸入信號。dsPIC30F6014型單片機(jī)首先計算出啟動電流設(shè)定值與反饋電流的偏差和偏差的變化率，然后以電流及電流的偏差作為輸入量，經(jīng)過模糊化后進(jìn)行模糊推理，最后將模糊推理結(jié)果通過解模糊后作為輸出調(diào)節(jié)量。解模糊調(diào)節(jié)器輸出的觸發(fā)信號，送至驅(qū)動電路，由觸發(fā)角決定每個周期觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生時刻，從而調(diào)節(jié)晶閘管的輸出電壓，從而起到限制啟動電流，減小沖擊轉(zhuǎn)矩的作用。