基于模糊PID的直流电机调速系统仿真研究

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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+