基于模糊控制的感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)

2 模糊直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模糊控制是一種典型的智能控制方法，以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，其基本思想是把人類專家對(duì)特定被控對(duì)象或過程的控制策略總結(jié)成一系列控制規(guī)則，通過模糊推理得到控制作用集，作用于被控對(duì)象或過程。與傳統(tǒng)的控制方法相比，模糊邏輯控制無需系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，具有魯棒性強(qiáng)，控制性能好的優(yōu)點(diǎn)，更適合對(duì)復(fù)雜、非線性時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制。模糊自適應(yīng)PI速度調(diào)節(jié)器由常規(guī)PI控制器和模糊控制器兩部分組成，其原理如下：模糊控制器選用速度誤差e和速度誤差變化率ec作為輸入變量，利用模糊規(guī)則經(jīng)過模糊推理，輸出比例修正系數(shù)△KP、積分修正系數(shù)△KI，以在線實(shí)時(shí)調(diào)整PI控制器的參數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)，送入DTC控制系統(tǒng)對(duì)感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。圖2給出了系統(tǒng)的原理圖。
2．1 模糊變量
本模糊控制器采用兩個(gè)輸入變量和兩個(gè)輸出控制量。兩個(gè)模糊輸入變量分別為速度誤差、速度誤差變化率，分別用e和ec表示，輸出控制量為比例修正系數(shù)和積分修正系數(shù)，分別用△KP和△KI表示。e包含7個(gè)模糊子集，相應(yīng)的語(yǔ)言變量為：負(fù)大(NB)、負(fù)中(NM)、負(fù)小(NS)、零(Z)、正小(PS)、正中(PM)和正大(PB)，論域?yàn)閇-1，+1]，隸屬分布函數(shù)如圖3所示。

ec包含3個(gè)模糊子集，相應(yīng)的語(yǔ)言變量為：負(fù)(N)、零(z)和正(P)，論域同樣為[-1，+1]，隸屬函數(shù)如圖4所示。

△KP，△KI分別包含4個(gè)模糊子集，相應(yīng)的語(yǔ)言變量為：零(Z)、小(S)、中(M)、大(B)，論域?yàn)閇0，1]，隸屬函數(shù)如圖5所示。
2．2 模糊控制規(guī)則
模糊PI參數(shù)自整定基本原則如下：
(1)當(dāng)系統(tǒng)偏差(|e|)較大時(shí)，為使系統(tǒng)盡快消除偏差，不管ec的符號(hào)如何，都應(yīng)取較大的KP和KI，以達(dá)到縮小偏差的目的。
(2)當(dāng)系統(tǒng)偏差(|e|)是適中時(shí)，為防止系統(tǒng)超調(diào)過大，應(yīng)取較小的KP，同時(shí)為保證一定的響應(yīng)速度，KI要選取適中的數(shù)值。
(3)當(dāng)系統(tǒng)偏差(|e|)較小或?yàn)榱銜r(shí)，為縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，應(yīng)選取適中的KP和較小KI的數(shù)值。根據(jù)上述調(diào)整規(guī)則和多次仿真結(jié)果，模糊控制器的控制規(guī)則如表1所示。

2．3 模糊推理和模糊決策
模糊推理采用Mamdani推理方法，采用最大隸屬度所對(duì)應(yīng)的輸出為控制量，得到KP，KI的最終輸出值，其控制規(guī)則采用“If e=E and ec=Ec then △KP and△KI”的形式。
參照表1可得21條控制規(guī)則。
如If e=PB and ec=P then △KP=B and △KI=Z”，輸出量為比例修正系數(shù)△KP和積分修正系數(shù)△KI，在線調(diào)節(jié)PI參數(shù)，達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的。