基于MatlabSimulink模糊PID控制异步电机矢量控制系统仿真,本论文可用于异步电机论文范文参考下载，异步电机相关论文写作参考研究。
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摘 要：为改善因电机参数变化和负载波动等因素引起异步电机矢量控制系统性能变差的问题,研究设计了一种模糊自整定PID控制器.模糊控制器的量化因子、比例因子可以根据输入变量的大小调整,从而自动调整模糊控制规则.并在matlab/simulink上建立系统仿真模型进行了仿真试验验证,给出了试验波形及分析结果.仿真结果说明,该异步电机矢量控制系统动态和稳态性能都得到提高,而且具有很好的鲁棒性.
关键词：模糊自适应控制；矢量控制；PID；异步电机；matlab/simulink
0 引言
PID控制在动态控制过程中有过去、现在和将来的信息,可以通过参数设定将其配置做到最优,是交流电机驱动系统中最基本的控制形式,其应用广泛,PID控制在定常线性系统中能得到很好的控制效果,但是其在处理非线性、大滞后等复杂工业对象以及难以建立数学模型或者模型非常粗糙的工业系统时,难以到达预想的效果[1,2].智能控制理论不依赖于控制对象数学模型的精确建立,可以很好的解决系统鲁棒性问题.但是大多数智能控制方法原理过于复杂或是附加条件过多,这些不利条件严重影响了它们的工程实用化进程.只有尽可能简单的控制方法才是工程应用中实用的控制方法[3].通过分析,本文在传统PID基础上加入模糊自整定模块,充分利用传统PID控制控制简单有效的特点,还能实现控制过程PID参数模糊自整定,从而实现了最佳的控制效果,提高了系统的鲁棒性及自适应能力.
1 模糊PID控制系统基本原理
模糊PID控制器由一个常规的PID控制器和一个模糊自调整机构组成.其结构框图如图1所示.该系统一改传统PID控制器的固定参数Kp,Ki,Kd的控制策略,基于常规PID控制器,首先对输入量e和ec进行模糊化处理,再根据预设知识库中的控制规则进行模糊推理,最后对输出清晰化处理,实现对PID各参数的动态自整定, 使PID控制器对被控对象的控制效果达到最佳,使系统具有较强的鲁棒性[4].
图1 模糊自整定PID控制结构框图
2 模糊PID控制器设计
2.1 PID参数模糊自整定的原则.
上式为PID控制器的控制规律,其中：Kp、Ki、Kd分别为PID控制器的比例、积分、微分系数；e（k）为偏差；ec（k）为偏差变化率[5].
要使实现PID参数模糊自整定,即随着e和ec的变化PID控制器的参数Kp、Ki、Kd进行自动调整,因此首先要建立它们之间的关系.根据实际应用中的调整经验,上述的参数自动调整需要满足以下原则[6,7]：①若偏差e较大,这时需要选择较大的比例系数Kp使系统快速响应,为了防止大的偏差e引起微分溢出应取一较小的微分系数Kd,为了减小系统的超调量需要减小其积分作用,即选用较小的积分系数Ki；②若偏差e为中等大小,应适当减小其比例系数Kp,防止系统超调量过大；Kd和Ki取值适中；③若偏差e很小,可取大一些的比例系数Kp和积分系数Ki以减小系统稳态误差；Kd的取值要适当以避免系统振荡,稳定时间过长,稳定性变差.
2.2 模糊规则的建立.建立模糊规则,确定控制器的输入变量和输出变量.该模糊控制结构有偏差绝对值e和偏差变化绝对值ec二个输入变量,PID参数变化量△Kp,△Ki,△Kd三个输出变量.
图2.1 模糊推理系统编辑界面
将输入量和输出量的模糊论域划分为{-6,-4,-2,0,2,4,6}7个等级.符号表示为“NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB”,即“负大”、“负中”、“负小”、“零”、“正小”、“正中”、“正大”这7个模糊子集.
图2.2 偏差变化率ec隶属度函数
通过这样一组隶属函数将一个精确的信号模糊化,变成模糊信号.
模糊控制器的输出由下列式子对PID的参数进行修正.
式中Kp、Ki、Kd和Kp"、Ki"、Kd"分别表示整定后和整定前所选用的比例、积分和微分因子；△Kp、△Ki、△Kd为需调节比例、积分和微分因子的大小.
2.3 模糊逻辑表的建立
根据参数整定原则以及专家经验,得到表1所示的一系列规则[5].
表1 △Kp △Ki △Kd模糊规则表
多路信号均模糊化,所以可以用if,else型语句表示出模糊推理关系.例如,若输入信号e“正小”,且输入信号ec“正大”,则根据参数整定原则,输出△Kp为“负中”△Ki为“正大”,△Kd为“零”.这样的推理关系可表示为：{If e等于等于“正小”and ec等于等于“正大”then △Kp等于“负中”and △Ki等于“正大”and △Kd等于“零”.}
此系统是一个MIMO多输入多输出系统,其规则库包括三个子规则库,每个子规则库相互独立,由双输入单输出规则组成,这样只需按每个子规则库的模糊推理规则分别求出各个单输出,最后将各个结果结合便得出其多路输出结果.
结论：关于本文可作为相关专业异步电机论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文异步电机与同步电机的区别论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
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