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时间:2019-05-15
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1、第骞期)(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)防爆电机基于模糊PID的直流电机调速系统仿真研究刘坤。高少平.张福军黑龙江八一农垦大学信息技术学院,黑龙江大庆(163319)大庆石化机械厂设计研究所,黑龙江大庆(163319)摘要利用Fuzzy.PID控制策略对直流电机调速系统进行仿真研究,这种方法可以快速简单的使直流电机达到稳定调速,并在Simulink仿真环境下对直流电机调速系统进行仿真研究,跟踪效果良好,证实了方法的有效性。关键词直流电机;Fuzzy-PID控制;调速系统中图分类号TM301.2TM33文献标识
2、码A文章编号1008-7281(2009)02-00314)4TheSimulationResearchonSpeedRegulatingSystemofDCMotorbasedonFuzzy-PⅢLiuKun,GaoShaoping,andZhangFujunAbstractThesimulationresearchOilthespeedregulatingsystemofDCmotoriscarriedoutbasedonFuzzy—PIDcontro1.ThismethodcanmaketheDCmotorachievesta-ble
3、speedquicklyandsimply.UnderthesimulationenvironmentofSimulink,theDCmo-torissimulated.Thismethodisefectiveprovedbygoodtrackingresult.KeywordsDCMotor;Fuzzy—PIDcontrol;speedregulatingsystem.E和误差变化率EC。而且为了计算方便,我们设0引言定模糊隶属函数图是轴对称的。模糊控制与PID控制相结合进行直流电机调速系统设计与仿真研究,利用模糊控制的寻优功NBNMNs
4、zPsPMPB能,优化PID控制器中的参数。在模糊控制的理1论基础上将模糊控制和PID控制相结合,通过设O.5定合适的PID调节参数,实现模糊PID控制。这×××一O种方法可以快速简单的使直流电机达到稳定调.3.2.10123速。设计的Fuzzy-PID直流电机调速系统利用图1输入变量IEl及lEcI的隶属函数图Matlab模糊控制仿真工具箱中的仿真工具,在由图1可见,该隶属函数中,误差论域、误差Simulink仿真环境下进行仿真。Fuzzy—PID控制变化率论域均为[一3,3],各定义了7个模糊子系统比传统的PID控制系统和单纯的模糊控制
5、系集。根据语言变量的论域量化等级,按照上述合统更能达到实际生活的要求,它具有反应速度更成推理与解模糊方法,即可得到一个容量为快、过渡时间短、超调量小、精确度高等特点。此7×7=49模糊控制规则表,见表1。外,它能够随着被控对象参数的变化而改变控制表1模糊控制规则表参数,实现在线自调整,以满足不同的环境和不同的工作状况。1模糊自整定PID参数控制算法1.1模糊控制算法本文采用三角形作为输入模糊隶属函数,假设隶属函数的三角形是均匀分布的。考虑图1所示的两个模糊隶属度函数曲线,输入变量为误差表中,将语言变量值设为“正大(PB)”、“正中31防爆电
6、机(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)第424o卷o9(骞214期7期)(PM)”、“正小(PS)”、“零(ZO)”、“负小(NS)”、+(1+s),称为PID调节器。“负中(NM)”、“负大(NB)”7档。按照表1所示规则表可写出如下49条模糊在PID调节器中,如何确定、、三个参规则描述:数的值,是对系统进行控制的关键,因此,了解三R:如果E是NBandEC是NB,则U是PB;参数对系统控制的影响十分必要。PID参数的整R:如果E是NBandEC是NM,则u是PB;定就是合理的选择PID三参数,从系统的稳定性、
7、响应速度、超调量和稳态精度等各方面考虑问题。2直流电机调速系统的数学模型R49:如果E是PBandEC是PB,则是NB;设输出量的隶属函数曲线为如图2所示系统基本参数如下:的单点型,仍设定为轴对称。则由加权平均法可U。=220V;Io=53A;N=1460r/rain;Id=得的清晰值。0.015A;R。=0.511;=0.132;GD=22.45;C=30/PIC。NBNMNs固定转矩为67。额定励磁直流电饥电枢回路电压平衡方程式为⋯一l{~m+(厶+)(1)图2输出量U式中,T1=一电枢回路电磁时间;1.2PID控制算法E=cen—额定
8、励磁下电动机的反电动势。PID调节器作用下,对误差信号分别进行比在零初始条件下对式(1)进行拉氏变换得例、积分、微分控制。调节器的输出作为被控对的(s)一E()=R。(s)(I+
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