模糊自适应控制在交流伺服系统中的应用new

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1、2第00195巷年第62理月江苏技术师范学院学报(自然科学版)Vo1．15．No．2JOURNALOFJIANGSUTEACHERSUNIVERSITYOFTECHNOLOGY(NaturalScienceEdition)Jun．，2009模糊自适应控制在交流伺服系统中的应用冯俊萍，柴华伟(江苏技术师范学院机械工程学院，江苏常州213001)摘要：为了实现交流伺服系统的高精度位置控制，将模糊控制器应用到交流伺服系统中，基于虚拟仪器图形化编程软件LabVIEW平台，利用LabVlEW中MATLAB节点，设计模糊和PID算法对系统进

2、行智能化控制。在控制过程中不断调整控制规则，用模糊推理的方法动态改变参数，使系统达到最优控制。仿真结果表明，该控制器性能好，系统具有较好的动、静态控制精度。关键词：模糊；自适应控制；交流伺服系统；虚拟仪器中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1674—2222(2009)02-0023—050引言以快速、精确跟踪为主要目标的交流伺服系统，在军事上得到越来越广泛的应用。其优点主要有[1]：(1)快速跟踪性能好。即系统对输入信号的响应快，跟踪误差小，过渡过程时间短，且无超调(或超调量小)，振荡次数少；(2)稳态精度高。即系统输

3、出与给定值稳态偏差小，定位精度高，且有相当大的定位力矩。本文所研究的是某火箭发射装置的位置伺服控制系统，该系统是一个高精度交流位置伺服系统。无论是回转还是起落部分，在不同带弹条件下，其负载阻力矩及转动惯量相差很大。因此，系统的模型有较大的变化。加上位置环包括机械传动系统的空回及弹性变形等非线性因素，采用传统的基于对象模型的PID控制方法已很难取得理想的控制效果，这就给系统控制带来了一定的难度，且采用传统的控制方法无法保证系统的动、静态品质闼。本文针对交流伺服系统的高速和高精度要求设计模糊控制器，模糊控制不依赖于控制对象和精确的数

4、学模型，是一种非线性控制方法，具有良好的控制效果。该模糊控制器应用于交流伺服系统中，可改善和提高系统的动、静态性能。采用LabVIEW图形化编程语言设计交流电机转速控制系统，其软件界面友好，人机交互性强，扩展性好，易于维护。1交流伺服系统简介及数学模型该系统采用交流电机作为执行元件，通过减速器带动高低机和方位机瞄准目标。系统采用三环控制，即由电流环、速度环及位置环组成，交流伺服系统结构如图1所示。对于交流伺服系统，若将机械部分近似看成是刚性的，电气部分也考虑成理想的，忽略系统的延迟，则可将速度环简化为一阶魄性环节：_一。其中，是

5、速度环的时间常数，为速度环的增益。速度环1+1．，S收稿日期：2009—04—16；修回日期：2009—05—20作者简介：冯俊萍(1976一)，女，陕西西安人，讲师，硕士，研究方向为机电检测与控制技术。江苏技术师范学院学报(自然科学版)第l5卷图1交流伺服系统结构图Fig．1Structurediagramofaeservosystem又经过减速器到达系统位置输出，相当于一个积分环节：，其中K为减速比。因此，系统的开环传递函数可写为：G(s)=‘=嘲。电机采用三相交流永磁同步电机，其参数如表1所示。表1三相交流永磁同步电机参数

6、Tab．1Parametersofpermanentmagnetsynchronousmotordrivenbytri-phase额定功率5kW电机反电动势常数转矩常数K电枢电阻死额定电压～L：～L薹c一：v～A～～3～1额定电流厶额定转速惯量盘转动惯量．，l2模糊控制器设计模糊控制具有不依赖被控对象的数学模型、算法简单、易实现，能够直接从操作者经验归纳和优化得到，适应能力强、鲁棒性好等优点。因此，在工业过程中得到了广泛的应用。但它是一种非线性控制，精度不高，存在静态误差[41。基于该模糊控制的伺服系统的系统结构框图如图2所示。

7、'帆图2系统结构框图Fig．2Structuralblockdiagramofsystem2．1模糊结构采用二维模糊控制器，选择偏差e(k)和偏差变化率e(后)作为输入变量，定义为：e(k)=yd(k)一，，()；(1)e(后)=e()—e(

8、i}一1)。(2)式中：yd()为参考输入，y(k)为测量的反馈输出。模糊控制器的语言变量(输入变量、输出变量)都是第2期冯俊萍柴华伟：模糊自适应控制在交流伺服系统中的应用25以自然语言形式而不是以数值形式给出的变量，模糊规则是根据操作者的手动控制经验总结出来的。本文设定偏差e(k)的基本

9、论域为(一1．875，1．875)，分为13个等级，即E=卜6，一5，一4，一3，一2，一l，0，+l，+2，+3，+4，+5，+6l，则偏差e(k)的量化因子=3．2，模糊集E的语言变量取7个，为{PB，PM，PS，ZO，NS，NM，NBl；设定偏差变化率e(