模糊pid控制在电机中应用与研究

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1、万方数据ELECTRONICSWORLD·技术交流模糊PID控制在电机中的应用与研究武警工程大学研究生管理大FXl2FX徐新国武警工程大学信息工程系技术侦查教研室陈军峰【摘要】磁场定向是矢量控制中必不可少的，但矢量控制严重依赖于电动机的数学模型，在电动机的矢量控制中，由于系统本身加上外在环境变化的影响，其运行参数常常发生变化，为提高系统控制品质，可对控制进行模糊化处理。通过建立电动机仿真模型，在MATLAB／SIMULINK'}变电动机运行参数进行仿真实验。结果表明，通过模糊PID控制策略，可以产生更强的控制效果

2、，有效提高系统的鲁棒性。【关键词】异步电动机；矢量控制；模糊PID控制；控制品质0引富在工业控制系统中，无论控制的对象有多么复杂，大多数的控制回路都会采用PID控制算法。为获得一个满意的控制性能，单纯采用线性控制方式还是不够的，为此，许多不同的设计策略被提出，这些策略将线性PID控制器转化为PID型模糊控制结构。1模糊PIDJ泵理1．1常规PID控制在常规PID控制中，给定值与测量值进行比较，得出偏差P(f)，并依据偏差情况，给出控制作用“(f)，在连续时间域上，PID控制器具有如下形式：蝴一b一+捋啪+咭期喝哟

3、+局子(1)出+b掣将上式离散化，用宽为L高为tC∞(t-q1．≈．．．．功秉糊■)，的小矩形面积和近似代替积分。可得离散线性PD控制器的递归方程为：t∞．耳I。∞+要岁．(。+-"‘∞-'-一-Fm一一1)IIL”高。J式中，“(n为第k次采样时控制器的输出；．i}为采样序号，P(∞为第k次采样时的偏差值；z为采样周期；e(k--1)为第@一1)次采样时的偏差值【l】。离散PID控制算法有如下3类：位置算法、速度算法和增量算法。模糊控制器是内在非线性的，因此必须采取一些措施使它们尽可能地接近线性结构。PID控制

4、器的离散形式包含所有以前时刻的控制误差值求和，不便于实现，较好的解决办法是采用第三类即增量算法作为控制器的输出：矗M∞l越(的一柚皓一1)-耳㈣一·(七一iⅪ+置删+b㈣一2·(I一0+·(七一瑚式中：焉=畅丢，％。昂挚1．2常规PID控制的启发大多数的工业被控对象本身就有惯性或滞后特性，而且控制系统中被控对象动力学特性的内部也具有不确定性，加上外部环境的扰动，使控制问题复杂化。从物理本质上看，控制过程是一种信息处理及能量转移的过程。因此，控制系统设计的关键在于，以最短的时间和最小的代价实现系统按预定的规律进行能

5、量转移，提高信息处理能力m”。而通过以上分析PID控制中的三种基本控制作用可以发现，它们实现的功能与人的行为有些类似。比例作用，实际上是一种线性放大(或缩小)作用，它有些类似于人脑的想象功能，人可以把一个量想象的大或小一些，但人的想象力具有非线性和时变性。积分作用，实际上是对误差信号的记忆功能。但这种记忆功能也不加选择的记住了误差，其中包含了对控制不利的信息，而人的记忆是具有选择性的。微分作用，反映了信号的变化趋势，和人的预见性有点类似，但这种预见性不善于对变化缓慢的信号进行预测，缺乏远见卓识。所以，为了获得满意

6、的控制系统性能，还必须引进一些非线性控制方式，通过对PID控制进行模糊化处理[41可以很好达到预期效果。·124·电争蠢界2电动机参数变化对磁场定向和系统性能的影响磁场定向是实现矢量控制的前提和基础，而电动机参数值陋1如果在运行中发生变化，将直接影响到磁场定向的准确性，进而造成系统稳态和动态性能下降。因此，降低电动机参数变化的影响变得尤为重要。转子磁链位置在矢量控制p。。1中是一个非常重要的参数，没有它就无法进行Park变换和逆变换。因此，有必要寻找一种能够准确获得转子磁链位置的方法，在MT坐标系中，电动机的电流

7、模型满足下面两式：。一乏丢磋9+磋9-每每+t。(t)扣惫舢r(2)转子电压模型满足下式：硝+脚t-忙+乏亭)-o(3)由式(1)(2)可得：嘶薏。芒(4)由(3)可得：_触￡．掌-(置r+叶￡r)泸(5)Rr+j=,rLrt耳砷2(6)h。tan“岬薏(7)假定此时MT轴系己按转差频率法间接磁场定向，实际参数B、工，和￡。的数值分别与给定值群、唧☆相符，于是可得到如图2所示的矢量图和相位关系。～Lh。kM妒K／叶Vtr一＼k二‘!＼。．＼一1＼／一＼图2磁场定向时定、转子电流矢量图图2中，瞄和f；为指令值。在稳

8、态时候，转子磁链矢量％要超前lr9酽电度角，由式(4)、(7)可知，转子电流矢量亭与T轴相反，现假设4>肆，于是有譬c善，因为系统满足约束条件‰l-眩I和唧-畔，所以图2．1中的定子电流矢量皆的幅值和相位不变，但是实际阻抗角争：减小，实际转子电流带不会再处于T轴相反的位置上，而会偏离口角度，结果使实际磁通矢量悖偏离M轴。角度，如图3所示。万方数据ELECTRONICSWO