模糊控制器在異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

曾樹華

摘要：在電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器常采用PID調(diào)節(jié)器，傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器不能隨電機(jī)參數(shù)變換而影響電機(jī)性能。而模糊自適應(yīng)整定PID調(diào)節(jié)器可以根據(jù)輸入變量的大小調(diào)整量化因子、比例因子和兩個輸入變量的權(quán)重，從而自動調(diào)整模糊控制規(guī)則。實驗證明，改進(jìn)的PID控制器對系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能都得到提高，而且具有較強(qiáng)的魯棒性。

關(guān)鍵詞：模糊控制；異步電機(jī)；PID

異步電機(jī)是多變量、非線性、強(qiáng)耦合的時變系統(tǒng)，自適應(yīng)無速度矢量控制系統(tǒng)對參數(shù)敏感，常因電機(jī)參數(shù)變化和負(fù)載波動等原因造成系統(tǒng)的魯棒性較差。普通PID控制器常因電機(jī)的參數(shù)的時變性和非線性因素影響其控制性能，不能滿足高性能需求；基于模糊自適應(yīng)PID控制器既具有模糊控制器的優(yōu)點(diǎn)，又具有PID控制器的優(yōu)點(diǎn)，可以在線地調(diào)整PID的三個參數(shù)，從而可以比較好的滿足系統(tǒng)的動態(tài)性能，提高電機(jī)控制系統(tǒng)的魯棒性。

1傳統(tǒng)PID控制器

傳統(tǒng)的PID由比例、積分、微分三部分組成，一般結(jié)構(gòu)如圖1所示，其階躍響應(yīng)如圖2所示。傳統(tǒng)PID存在超調(diào)量等問題，影響這個系統(tǒng)性能。

2模糊自適應(yīng)整定PID控制原理

基于模糊推理的自整定PID控制器是由一個常規(guī)的PID控制器和一個模糊自調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)輸入信號的大小、變化趨勢等特征，通過模糊推理做出相應(yīng)決策，在線地調(diào)整PID的三個參數(shù)，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性。其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示

3模糊規(guī)則及模糊規(guī)則表的建立

3.1模糊規(guī)則的建立

輸入信號為轉(zhuǎn)速偏差e和轉(zhuǎn)速偏差的

3.2模糊規(guī)則表的建立

根據(jù)PID參數(shù)對矢量控制系統(tǒng)的影響，參考實際的操作經(jīng)驗，建立合適的模糊控制表如表1、表2和表3。

4仿真結(jié)果及結(jié)論

利用Matlab/Simulink對自適應(yīng)模糊控制PID控制器進(jìn)行仿真，其輸入設(shè)定為1的階躍函數(shù)，為了增加對比性，圖3是同樣條件下的傳統(tǒng)PID控制（圖3），對比圖2和圖4，可見模糊自適應(yīng)控制能使系統(tǒng)響應(yīng)速度更快，且超調(diào)量大幅減少具有更強(qiáng)的魯棒性和適用性。