基于模糊控制器的感应加热电源的研究

《基于模糊控制器的感应加热电源的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第7页基于模糊控制器的感应加热电源的研究摘要---模糊逻辑控制技术在感应加热电源功率控制系统得以试验研究，就是为了满足更高控制性能要求的感应供热电源。本研究目的在于展现基于模糊逻辑控制器的感应加热控制系统的组成和设计。在本文中,一个完整的感应加热系统仿真模型,将利用Matlab/Simulink仿真软件来获得,仿真结果可以表明该控制系统的有效性和优越性。索引字---模糊控制器、感应加热、仿真Ι.论文简介随着经济的迅速发展,感应加热已广泛应用于工业。最近在加热工业过程中的金属或导电材料应用中，感应加热

2、已经是一个相当方便方法,如金属融化,表面硬化、合金焊接、普通焊接、煅接、淬火、退火、形成和挤压等[1]，在感应功率加热中,控制系统通常利用常规PID控制、即通过测量整流输出电流和工作电压的经历，现场控制输出功率,从而达到控制加热温度的工件。然而,感应透热负荷的更大影响是惯性负载的参数变化的存在，以及非线性结构特点、加法运算和深思熟虑。常规PID控制难以达到预期的控制效果。为了满足一个高精度的感应加热的要求,本文介绍了一个基于闭环功率输出的模糊控制系统的感应加热的设计,并采用功率输出模糊控制器维持闭环

3、控制系统的优点和保持约定的PID控制精度,满足实际需求。摘要主要介绍了模糊逻辑控制技术在感应加热电源系统中的应用，并分析其工作原理并提出基于Matlab软件环境建立一个闭环系统模型。此外,还对仿真结果进行分析。所有的工作都可以给设计或研究有关的感应加热电源带来积极有利的影响。II.系统配置图1显示了基于模糊控制器系统的感应加热一般的框图,可以看出，它的输出功率是由一个全桥控制的逆变器所控制，这是一个谐振型的负载电压回馈逆变器。MOSFET（金属-氧化层-半导体-场效晶体管）也应用于变频器中。匝数比为

4、5/1的高频率阻抗匹配变压器，已得以设计实现，在非晶磁芯上一次和二次线圈使用绞合线绕成，这是用来隔离和匹配转换器和感应加热线圈的阻抗。一个高频补偿电容器Cs与电感线圈Ls串联，通过高频电压传感器测量的逆变器输出电压和电容电压，提供模糊控制器的必要输入.该逆变器和线圈电流，同时也被测量，并跟踪负载谐振工作，来衡量阻抗匹配变压器和转换器的效率。感应加热控制系统的框图所示图2中，其中包括输出功率闭环控制系统。第7页从如图2所示的闭环控制系统框图看，逆变器输出功率由高频电压/电流传感器来测量，当这个负载发生

5、改变时，输出电源功率在主要抗干扰部分循环，本文介绍的模糊控制器，用于控制PWM信号的输出以及调整其功率，应当指出，古典PI和PID是在逆变器反馈可变电压/电流感应加热电源系统，使用它可能会很费时，而且固定的常规控制器不一定能提供可接受的较完整的驱动器动态性能的工作范围。其性能的降低，主要是因为感应供暖系统的非线性，参数变化等。自适应控制器可以用来克服这些问题并不再需要进行详细的先验控制器设计。图1，感应加热系统的总体布局图2，闭环控制感应加热电源模糊控制器的优化配置III、模糊控制系统本文上面所讨论

6、的感应加热控制系统包含了一个模糊控制器。最近，模糊逻辑控制的研究已经成为集合理论的模糊控制应用研究中一个十分具有吸引力的领域。其主要特点是模糊逻辑控制器结构（FLCs），它利用语言，不甚精确的人类专家智能的知识，费时更少，速度更快，比传统的（PI，PID）控制器存在更少的程序问题。常规控制器的设计依赖于明确的数学模型（微分方程和代数方程组），以及与他们相关的数据（参数值）的可用性。这种模式是不需要人工智能为基础的控制器（模糊，神经，模糊神经），它使用响应特性，如输入输出的数据或专业知识，来表示系统的

7、行为。一个典型的模糊逻辑控制器的框图如图3所示。一般来说，它包括一个模糊化接口，知识库，决策逻辑器和模糊化接口。模糊控制器进行输入变量，比例尺测图和模糊化的测量，这是第一次转型的测量。成员第7页函数可以有多种形式，包括三角形，高斯，钟形，梯形等，初始形式可以利用专业的考虑或通过对数据进行聚类而获得。图3、模糊控制器的结构框图本文提出了一种感应电机功率控制模糊控制器。图3显示了提出通过使用最优模糊逻辑控制，对感应加热的输出功率修改而得到的模糊控制器的框图A、模糊状态和控制变量模糊控制器的设计有两个模糊

8、输入变量，其中一个为实现输出电流和电压控制的控制变量。每个变量都可分为模糊集。每个变量模糊集有最低数量的规则，并产生最大程度的控制。模糊控制器的第一个变量是命令输出功率（P0）和参考输入功率P0*的差，（电压误差）公式为：*对功率错误模糊变量的讨论范围可以分为七个重叠的模糊集：NL（负大），NM（负中），NS（负小）和Z（零），PS（正小），PM（正中）和PL（正大）。成员的等级分布如图4（a）所示，构成一个三角形分布。模糊控制器的第二个模糊状态变量是命令输出功率（P