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1、第21卷第2期2005年6月长沙交通学院学报JOURNALOFCHANGSHACOMMUNICATIONSUNIVERSITY文章编号:100()-9779(2005)02-005()一()5模糊控制技术在异步电机直接转矩控制中的应用肖岸文余致廷2(1•长沙理工大学，湖南长沙410076；2•湖南大学，湖南长沙410082)摘要：采川模糊控制器取代施密特触发器以实现模糊15接转矩控制,并采用模糊速度调节器,进一步提高了系统的性能。仿真结果表明系统的速度响应加快，鲁棒性增强。关键词：直接转矩控制；模糊控制；模糊速度调节器；异步电机中图分类号
2、：TM343.2文献标识码：A继矢量控制之后提出的直接转矩控制(DTC)技术，直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，利用空间矢量理论计算电动机的定子磁链和电磁转矩，由磁链和转矩的Bang-Bang控制产生PWM信号，对逆变器的开关状态进行控制九2］。其控制思想独特，控制结构简单,控制手段直接，是一种具有高静动态性能的交流调速方法。直接转矩控制中电压矢量的选择依赖于电磁转矩偏差、定子磁链偏差和磁链位置，而传统的直接转矩控制中磁链和转矩的调节均采用施密特触发器，施密特触发器的容差大小关系到系统性能，甚至会出现当偏差在一个较大范围内变化时
3、所选择的电压矢量却是一样的情况，从而使起动和转速突变时响应不够快。本文采用模糊控制器取代传统的施密特触发器可以提高系统性能，因为容差大小本身就是一个模糊的语言变量,所以如果把磁链和转矩的容差分级，并以此作为选择电压矢量的依据，那么系统性能将会得到改善。传统调速系统中的速度调节器多采用PID调节器，其设计过程依赖于对象精确的数学模型。这种调节方式在电机参数变化或外来干扰时,不能在线调整PII)控制器参数，因而影响系统性能。本文采用模糊速度调节器作为模糊直接转矩控制系统的速度调节器，该控制器可根据速度误差和速度误差变化率实时调整输出量，即实时
4、调整给定转矩,增加了系统速度调节的自适应能力，提高了系统的鲁棒性。1模糊直接转矩控制系统结构本系统以模糊控制器取代传统直接转矩控制系统中的磁链和转矩控制器，以模糊速度调节器取代传统的1〉11)调节器，组成模糊直接转矩控制系统，其结构如图1所示。图1模糊盲接转矩控制系统收:稿日期：2004・06-3()作者简誠脚轍：(1968—),女，硕士，长沙理工大学讲师.2模糊控制器的设计模糊控制器作为一种智能控制，它按控制器的输入自动调整控制策略,从而更逼真地模仿熟练操作人员和专家的控制经验与方法，可以在处理不精确性和不确定性问题中获得更好的鲁棒性。
5、用模糊控制器取代传统直接转矩控制结构中的磁链和转矩控制器，以磁链偏差Eg、转矩偏差Ef和磁链角9作为模糊控制器输入，其输出是逆变器开关状态具体做法如下。2.1选取模糊变量根据DTC系统已有的控制经验，选取3个模糊变量。1)磁链偏差：E典=丨0：1-10、I币；丨为定子磁链给定值，丨&丨为定子磁链观测值。在磁链偏差论域上定义3个模糊集,相应的语言变量为正(P)、零(Z)、负(N),隶属度函数分布如图2所示。2)转矩偏差：E(=T；-TeT；为转矩给定值，耳为转矩观测值。在转矩偏差论域上定义5个模糊集，相应的语言变量为正大(PL)、正小(I)
6、S)、零(ZE)、负小(NS)、负大(NL),隶属度函数分布如图3所示。图2磁链偏差隶属度分布曲线图3转矩偏差隶属度分布曲线1)磁链角0：为了精确控制，将圆周划分为12个区间，对应12个模糊子集趴~趴2,隶属度函数分布如图4所示。2.2模糊控制规则模糊控制器的控制变量是逆变器的开关状态〃，它是7个独立的开关状态，为()、1、2、3、4、5、6等7个数字，相当于7个电压矢量如图5所示。当h=0时，根据逆变器开关元件切换次数最少的原则来选择零矢量(000)或(lll)o图4磁链角隶展度分布曲线^
7、(001)%010)K5(H0)5(001)“
8、(101)久(100)图5电压矢量图每一条控制规则都采用、E/、0、〃来描述，第i条规则R；表示为：R/:ifE©isA,-,EtisB/and9isQ,thennisN：其中r、B］、q、Ni分别代表各自模糊集。根据也禰摊制经验，参照电压矢量图和磁链所在位置，可以总结出18()条控制规则，如表1所示。52长沙交通学院学报第21卷表1模糊控制器的模糊控制规则表E玄爲久02切04%01%%。1()On°12PL556611223344PS556611223344PZE000000000000NS445566112233NL344556611
9、223PL661122334455PS661122334455ZZE000000000000NS()()()00000000()NL334455661122PL611223344556PS11
