許曉華（橫店集團(tuán)聯(lián)宜電機(jī)有限公司，浙江東陽(yáng)322118）

    摘要：簡(jiǎn)述了模糊自整定的原理以及基于模糊自整定的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。針對(duì)傳統(tǒng)PlD控制存在的不足，借助高端數(shù)寧信號(hào)處理器TMS320F2812，將模糊自整定控制與空間矢量脈寬調(diào)制(SYPWM)控制系統(tǒng)有效地結(jié)合在一起，控制系統(tǒng)的性能得到了較大改善，降能指標(biāo)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制，進(jìn)而增強(qiáng)了異步電機(jī)矢量控制的動(dòng)態(tài)性能。

    關(guān)鍵詞：模糊邏輯；磁場(chǎng)定向控制；異步電機(jī)；自整定

    中圖分類(lèi)號(hào)：TM301.2: TM343文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-6540( 2009) 12-0022-04

0引 言

    隨著各種高性能微處理器及智能控制算法的不斷推出，加速了異步電機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展。異步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制已經(jīng)在工業(yè)上有大量的應(yīng)用。磁場(chǎng)走向控制是通過(guò)坐標(biāo)變換的方法將定子電流分解成勵(lì)磁電流i_sd和轉(zhuǎn)矩電流i_sq，在調(diào)速的過(guò)程中保持轉(zhuǎn)子磁鏈ψ²不變，即讓i_sd為常數(shù)，此時(shí)，異步電機(jī)可以像直流電機(jī)一樣靈活控制。但是異步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制易受轉(zhuǎn)予時(shí)間常數(shù)變化的影響，結(jié)果破壞了轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及整個(gè)系統(tǒng)的性能。為了消除這一影響，人們正在研究采用在線估計(jì)轉(zhuǎn)子時(shí)問(wèn)常數(shù)的方法，而這種方法限制了轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。

    調(diào)速系統(tǒng)通常采用PID控制器，當(dāng)系統(tǒng)遭受?chē)?yán)重?cái)_動(dòng)時(shí)，其控制器增益固定，使得系統(tǒng)性能也嚴(yán)重下降。在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，由于各種因素，如控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與實(shí)際有偏差，拖動(dòng)負(fù)載的參數(shù)并不如模型那樣一成不變，同時(shí)，電機(jī)本身是一個(gè)非線性的被控對(duì)象，許多拖動(dòng)負(fù)載含有彈性或間隙等非線性因素【1】，因此使得傳統(tǒng)的PID控制器的參數(shù)往往難以達(dá)到****狀態(tài)，所以PID的參數(shù)增益必須能根據(jù)系統(tǒng)電流的變化趨勢(shì)不斷地進(jìn)行調(diào)整。

    為了進(jìn)一步提高控制器的智能水平，提高控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，將傳統(tǒng)PID控制器與模糊控制技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出模糊PID參數(shù)自整定控制器【1】。與常規(guī)的PID控制相比，由于模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)日常生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則動(dòng)態(tài)地輸出，對(duì)于解次異步電動(dòng)機(jī)對(duì)象參數(shù)變化與非線性特性并提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性有重要的借鑒意義。

    隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，人們利用人工智能的方法將操作人員的經(jīng)驗(yàn)作為知識(shí)存人微處理器中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，微處理器能自動(dòng)調(diào)整PID的參數(shù)，這樣就出現(xiàn)了智能PID控制器。模糊控制理論正好解決了被控制對(duì)象的參數(shù)變化與非線性特性以及操作者經(jīng)驗(yàn)不易精確描述等問(wèn)題。人們利用模糊數(shù)學(xué)，把規(guī)則的條件及有關(guān)信息作為知識(shí)存人微處理器知識(shí)庫(kù)中，然后控制系統(tǒng)根據(jù)輸入條件運(yùn)用模糊推理，即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)PID控制器參數(shù)的****調(diào)整，這就是模糊門(mén)整定PID控制口。

本模糊控制器的結(jié)構(gòu)采用兩輸入單輸出的結(jié)構(gòu)、所采用的模糊規(guī)則如表l所示。合成推理算法采用Mamdani推理，兩個(gè)前提條件取最小化因子，結(jié)論部分取****化因子。解模糊采用重心法( COA)【3】。圖l給出了i_m1。模糊自整定的仿真模型。

圖1中isq，表示輸入指令值，V_sqref表示輸出值，偏差值及偏差變化值分別送給PI模塊和模糊邏輯模塊。對(duì)應(yīng)于額定磁鏈的給定值isd為常值，給定isq由PI控制的外部速度環(huán)產(chǎn)生。模糊isq控制環(huán)的MF如圖2、3所示。所有的模糊變量：誤差e、誤差變化c_e及輸出變化c_u均以標(biāo)幺化的形式給出。

  在模糊控制器的設(shè)計(jì)和模糊控制理論的實(shí)際應(yīng)用中，通常以e和c_e，為輸入變量，經(jīng)過(guò)離散化、模糊化后查詢(xún)模糊控制喪，得到模糊輸出控制量c_u。要提高模糊控制器的精度和跟蹤性能，各控制量的語(yǔ)言變量必須取更多的語(yǔ)言值，分檔越細(xì)，性能越好。因此本設(shè)計(jì)中模糊控制器采用NB（負(fù)大），NM（負(fù)中），NS（負(fù)�。�，Z（零），PS（正小），PM（正中），PB（正大）七個(gè)模糊語(yǔ)言邏輯變量來(lái)模糊化輸入偏差變量e、輸入偏差變化率c_e。用NVB（負(fù)非常大），NB（負(fù)大），NM（負(fù)中），NS（負(fù)�。�，NVS