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交流电机系统中的模糊控制研究

交流电机系统中的模糊控制研究
交流电机系统中的模糊控制研究

文章编号:100220411(2003)022165204

交流电机系统中的模糊控制研究

曲道奎1 史敬灼2

(1.中国科学院沈阳自动化研究所 沈阳 110016; 2.哈尔滨工业大学 150001)

摘 要:本文对模糊控制的理论方法目前在交流电机系统中的应用作了全面的分析和总结.针对交流电机系统控制的特点,重点讨论了简单模糊控制、复合模糊控制以及仿生模糊控制等几种典型的模糊控制方法和技术,分析了它们各自的特点和存在的问题,并给出了模糊控制的实现方法和手段.最后,对模糊控制在交流电机系统中应用的关键问题和未来发展方向进行了展望.Ξ

关键词:交流传动;电机系统;模糊控制

中图分类号:T13P 文献标识码:B

RESEARCH ON FUZZ Y CONTROL APPL IED IN AC MOT OR S Y STE M

QU D ao2ku i SH I J ing2zhuo

(1.S heny ang Institu te of A u to m a tion,S heny ang 110016;2.H a rbin Institu te of T echnology 150001)

Abstract:T h is paper review s the fuzzy contro l theo ries and m ethods used in A C mo to r system.A i m ing at the contro l specialties of A C mo to r system,w e discuss and analyze the m erits and disadvantages of differ2 ent fuzzy contro l m ethods such as si m p le fuzzy contro l,compo site fuzzy contro l,as w ell as bi onic fuzzy con2 tro l etc.Som e typ ical m eans to i m p lem ent fuzzy contro l are given.F inally,w e view the key research p rob2 lem s and developm ent tendencies of fuzzy contro l in A C mo to r system in future.

Keywords:A C drive,mo to r system,fuzzy contro l

1 引言(I n troduction)

交流电机是一个多输入多输出的非线性系统,它一方面具有较为确定的数学模型,另一方面又具有非线性和参数变化的特点.传统的电机调速系统大多采用结构简单、性能稳定的P I D控制技术,但这种方法局限于线性系统,并过分地依赖于控制对象的模型参数,鲁棒性差.对于模型参数大范围变化且具有较强非线性环节的系统,P I D调节器难以满足高精度、快响应的控制要求,常不能有效克服负载、模型参数的大范围变化及非线性因素的影响.现在的控制方法,包括矢量控制都是建立在系统数学模型的基础上,一旦模型偏离了实际的系统,控制系统的性能就会大大降低;而且负载特性各不相同,使得设计和调节都很困难.为了获得交流电动机更好的控制方法,国内外学者运用现代控制理论中几乎所有的方法进行了大量的研究.将已有的经典控制方法和智能控制手段相结合,是研究出高性能的交流调速系统的基本思路. 模糊控制是一种典型的智能控制方法,广泛应用于自然科学和社会科学的许多领域,其最大特点是将专家的经验和知识表示为语言规则用于控制,它不依赖于被控对象的精确数学模型,能够克服非线性因素影响,对被调节对象的参数具有较强的鲁棒性.模糊控制主要包括模糊化、模糊推理及模糊判断三部分.其中模糊化将精确测量值转化为模糊语言,用模糊集表示实测输入值;模糊推理根据已知的控制规律和数据,用已知的模糊输入量推导出相应的模糊输出,它是模糊控制器的核心;模糊判断实现由控制输出模糊量到精确量的转化,以得出用于控制的精确输出值.通常模糊判决所采用的方法有最大隶属度方法、中位数判决方法和加权平均法等.

将模糊控制器用于电机调速可以充分体现其适应非线性时变、滞后系统的控制及鲁棒性强的特点,由于不需要建立被控对象的精确数学模型,因而设计较方便.近年来这方面的研究很活跃,文中将就这方面的研究作一分析和总结.

第32卷第2期2003年4月 信息与控制

Info r m ati on and Contro l

V o l.32,N o.2 

 A p r.,2003 

Ξ:2002-10-10

2 简单模糊控制器在交流调速中的应用(Appl ica tion of si m ple fuzzy con troller i n AC ti m i ng)

2.1 速度控制

模糊控制在交流传动系统中的应用主要是速度控制[1],模糊控制器处于最外环,而内环仍保留矢量控制等传统控制方法.用模糊控制器取代常规的P I 控制器[2],在参数变化、负载扰动的情况下仍可得到快速、强鲁棒性的控制效果.为了使系统性能与机械负载匹配,文献[3]应用模糊推理合成规则,建立电动机模型,采用参数自调整方案,以满足过程响应在不同运动状态下对控制参数的不同要求.

模糊控制在转矩环的应用有感应电动机的转差增益调节控制.当转差增益失调时,用模糊逻辑来修改其中的参数以维持解耦条件成立.文献[4]提出了一种采用模糊控制器的异步电机直接转矩控制系统,应用模糊逻辑来确定逆变器的开关状态,把磁链位置、磁链误差和转矩误差作为模糊变量,模糊控制器基于一套模糊规则来选择开关状态,从而有效地提高系统在启动和转矩指令突变时的响应速度.

2.2 模糊系统辨识

在异步电动机运行时由于定子电阻一直是变化着的,这严重影响了系统的低速性能.经典控制方法如直接转矩控制、解耦控制等很难解决这一问题.文献[5]提出了基于模糊控制理论设计的定子在线观测器,能比较准确地反映出定子变化的实时值,为改善系统的低速性能创造了条件.

3 复合模糊控制技术(Com posite fuzzy con-trol technology)

将模糊控制策略直接用于电机的速度控制往往得不到好的控制效果.控制器控制精度不高,还会出现稳态误差.增加论域的数量固然可以提高控制精度,但会降低控制器的处理速度,增加数据的储存量,论域过小时还可能使系统不稳定.采用复合模糊控制是解决这一矛盾的有效方法.

3.1 参数自调整模糊控制

比例因子自适应调整法是根据e和ec的大小变化,不断改变e、ec的量化因子GE、GEC和控制量

u的比例因子GU.文献[6]提出了一种基于自调整模糊控制器的笼型异步电动机位置控制器的设计方法,其模糊控制器包括普通模糊控制器和量化因子自调整两个部分,经过仿真和实验证明了这种方法具有优良的控制特性和很强的鲁棒性,满足位置控制的要求.

3.2 模糊P I D控制

将模糊控制与其他控制手段结合起来的复合模糊控制比传统控制有更快的动态特性和更小的超调量,比单纯的模糊控制有更高的稳态精度.

模糊P I D控制器[7,8]用模糊控制的方法在线调节P I D参数.此外Fuzzy2P I复合控制[9,10]是将P I 控制策略引入模糊控制器,在大偏差范围内采用模糊控制,在小偏差范围内转换为P I控制.这种复合控制比P I控制有更快的动态响应特性和更小超调,比模糊控制具有更高的稳态精度.将Fuzzy2P I复合控制用于交流伺服系统可以使系统对负荷参数变化的适应性加强,且上升无超调,响应速度快.在实际运用中,文献[11]、维护困难等缺点,开发出了一种基于混合型模糊P I D控制器的、利用高可靠性的单片机实现的变频调速系统,实现了速度恒值控制,系统精度高,可靠性好.

3.3 变结构模糊控制

变结构控制理论具有一系列优点,如对系统的摄动和干扰具有完全的自适应性,它不仅适用于线性系统,也适用于非线性系统、不确定系统.近年来人们在将变结构用于电机调速方面作了大量研究,发现由于滑动模态上的抖动会造成系统稳态精度不理想,特别是在加载情况下系统存在明显静差.因而,削弱滑动模态抖动是变结构控制实际应用必需解决的问题.

模糊变结构控制有两种办法,其一是当e和ec 较大时,系统开环运行,控制器输出极限值,电动机以最大的容许输出功率使系统加速或减速;反之,模糊控制器投入工作,系统闭环运行.这时量化e和ec 的取值均较小,系统对其有较高的分辨率.其二是在e和ec较大时采用模糊控制,而反之采用常规的P I 控制算法,以便使系统稳态无误,并且由于积分环节只是在很小的偏差范围内作用,系统也不会出现较大的超调.文献[12]将模糊滑模控制应用于感应电动机控制系统,可有效地抑制抖振,由于模糊控制作为有差系统,难以满足高精度调速的性能要求,又引入了误差积分以消除静态误差,提高控制精度.文献[13]根据滑模面切换函数及其变化率,采用模糊控制的方法输出控制量,同时对负载转矩进行观测,从而有效地削弱了抖动,解决了系统静差问题,提高了系统的快速性和鲁棒性.

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3.4 模糊锁相环控制

针对感应电机锁相环(PLL)控制存在的缺点,如在大的转矩阶跃输入和负载扰动下PLL运行不可靠及在高转速下响应速度缓慢等,文献[14]提出了把模糊控制与锁相环控制相结合应用于感应电机的调速系统中.这种设计使得在大范围误差内系统只有模糊控制的作用,避免了鉴相器的非线性区域及锁定与捕捉范围的限制,而且使系统在模糊控制的作用下快速地进入锁相环的快捕范围内.而当系统的误差小于一定值时,PLL参与作用,系统进入相位捕获阶段,进而达到相位锁定,输出转速能精确地跟踪输入转速,并使锁相环路的设计只需要满足稳态性能的要求.

3.5 自适应模糊控制

在模糊控制系统中,量化因子和比例因子的选取对系统性能影响很大.一旦这些因子确定后,当给定对象参数时或参数扰动变化过大时,控制效果则会变差,因此人们提出了许多改进方案[15].文献[16]将自组织模糊控制器用于电机调速系统的研究,提出了直接修改模糊控制器算法.文献[17]讨论了参数自适应模糊调节器在变频调速中的应用,在一定程度上解决了常规模糊控制器参数在控制过程中不变而满足不了变频调速系统响应速度快且稳度精度要求高的问题.因为模糊控制一般为PD控制,当控制精度要求高的时候则很难满足要求.有人设计了一种自适应模糊控制器,根据控制的误差值,通过适当的调节规则来调整一些关键控制参数值,使系统能自动适应被控对象参数及结构的变化.它用于高精度直流调速系统中,使系统具有响应快、超调小、对系统参数及结构变化适应性强的优点.

4 仿生模糊控制(B ion ic fuzzy con trol)在交流调速中,应用模糊规则的获取和模糊控制器参数的设定是模糊控制器设计的两个重要步骤.然而它们都没有系统的方法,主要依靠控制专家的经验和设计者的反复经验.为了提高模糊控制器的动静态性能,人们进行了大量的研究.近年,神经网络和进化计算理论的研究给模糊控制的研究提供了新的工具,将神经网络和遗传算法用于模糊控制的规则辨识、控制参数调整及规则优化等方面是一种新的思路.

4.1 神经网络模糊控制

将神经网络技术应用于模糊技术中,构成模糊神经网络系统是当前颇受人们关注的新颖控制策略之一.基于模糊神经网络技术,利用神经网络的自学习功能,提出了一种感应电机定子电阻在线估测的有效方法.在对广泛选择的样本进行学习后,优化了控制规则、各语言变量的隶属函数及每条规则的输出函数,在线估测结果与实验结果吻合良好,为进一步估算直接转矩控制或矢量控制系统中电机的磁通提供了可靠的保证.

根据模糊逻辑神经网络和滑模控制特点,推出感应电动机模糊控制算法,利用神经网络实现在线自调整控制部分参数,研究了一个由电压型变频器供电的自调整模糊神经网络滑模控制系统,充分发挥了几种控制手段的优势.由于模糊控制稳态精度低,因此采用串联或并联积分环节或在小误差范围内切换到P I D控制的方法来解决时,存在积分环节的引入会使动态响应慢、小范围内工作的P I D会使系统鲁棒性降低等问题.针对这些情况,提出模糊单神经元混合控制,用单神经元取代P I D调节器,充分利用单神经元的自学习、自组织能力对控制器的权重进行在线调整,即保证了系统的稳态精度和快速性,又具有良好的鲁棒性.

4.2 遗传算法模糊控制

遗传算法模糊控制是另一种仿生模糊控制方法,遗传算法(GA)是基于自然选择和遗传的全局自适应搜索技术.GA可用于确定模糊控制器的参数,自动获取控制规则.在伺服异步电动机控制系统中, GA用于设计磁通观测器,它能适应电机模型参数扰动较大的情况和不同的运行条件.水轮发电机调速器采用GA进行自适应调节,可以有效地跟踪电厂参数变化,产生优化控制参数.有人采用遗传算法考察了不同模糊算子和模糊决策方法对动静态性能的影响.提出采用GA学习模糊直接转矩控制系统中的转矩误差隶属度函数分布,通过几次迭代学习, GA就找到一组满意的模糊隶属度函数分布.仿真表明,通过GA的优化,系统具有转矩响应速度更快、谐波电流小等优点.将遗传算法同模糊神经网络技术相结合用于交流调速系统,也会取得很好的控制效果.

5 模糊控制的实现手段(I m plem en ta tion m ean s of fuzzy con trol)

应用计算机实现模糊控制的方法可概括为软件实现和硬件实现两大类.查询表方式的模糊控制器的设计是以软件来实现模糊控制系统的一种方法.目前,许多国内外学者正进行着软计算集成的研究,

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2期曲道奎等:交流电机系统中的模糊控制研究

其中主要是研究模糊逻辑与其它软计算的集成,如神经网络、遗传算法、学习理论的集成等.

现在常见的模糊控制软件有美国的F I D E模糊控制推理开发软件、德国模糊逻辑系统的软件工具fuzzy T ECH、美国N S公司的神经模糊控制软件等.随着模糊控制开发工具和模糊芯片、模糊微控制器产品的大量问世,可借助开发工具进行模糊控制系统软件设计,也可用模糊控制芯片通过硬件方法实现模糊控制.

近年,研制和开发了许多用于模糊推理的模糊芯片,如模糊微处理器、模糊推理板及模糊单片机等,直接通过硬件实现模糊逻辑和模糊推理,可极大地提高推理速度和控制精度,为模糊控制系统的硬件实现提供了强有力的工具.

1992年,德国Siem en s公司和Info r m公司联合研制了Fuzzy2166芯片,号称第三代模糊微处理器.1993年,美国N S公司推出了N euFuz4型神经网络模糊逻辑编译器,使CO P8单片机模糊控制具有了自学习功能.目前世界上研究和生产模糊微处理器的大公司有美国的M o to ro la和N S公司,日本的Om ron、Fu jitzu、O k i、To sh iba公司,德国的In2 fo r m、Siem en s公司等.随着模糊芯片和神经网络芯片的日益成熟,其价格将会越来越低,可望在高性能调速系统中获得广泛的应用.

6 存在的问题及发展展望(Ex isti ng prob-lem s and develop m en t outlook)

模糊控制提供了常规控制策略不能代替的高效控制方法,因而在各个领域中得到了广泛的应用.尽管将模糊控制用于电机调速取得了一些成果,但也存在着一些有待进一步研究的问题.

(1)基于模糊控制的调速系统的稳定性分析,稳定性的评价方法和可控性的评价方法.

(2)调速系统模糊控制规则的系统化设计方法.

(3)模糊逻辑与经典调速理论集成的有关理论.

(4)模糊控制的优化问题.

人们还在不断地尝试把新的模糊控制手段运用于这个领域.已经开始应用的技术也还有待于在实践中得到进一步的完善.相信不久的将来,随着模糊控制技术的不断发展及其在电机调速系统中应用的日益成熟,交流调速的性能会有大幅度的提高,模糊控制技术也会因此而更加成熟和实用.

参 考 文 献(References)

1 O rtega R,N ick lasson P J.Speed contro l of inducti on mo to rs [J].A utom atica,1996,32(3):455~460

2 Caudas C,Selene S.L yapunov2based to rque contro l design fo r inducti on mo to rs[A].O erugia,IT:P roc.IFA C W o rk shop M o2 ti on Contro l[C].1995.554~559

3 梁慧冰.基于模糊模型辨识的参数自调整模糊控制器在交流调速中的应用[J].电气传动,1994,(4):2~7

4 詹 波,吴浩烈.采用模糊控制的感应电机直接转矩控制[J].贵州工业大学学报,1998,8(4):71~75

5 胡 刚,许 越,胡育文.直接力矩控制系统的模糊在线观测器的设计[J].电气传动,1997,(1):21~25

6 程善美,邓忠华.基于模糊控制器的异步电动机位置控制[J].

微电机,1996,(2):20~23

7 舒怀林,魏泽国.交流串极调速双环模糊P I单片机控制系统[J].电气传动,1993,(6):16~20

8 Zhan Zhenyu,M asayo sh i Tom izuka.Fuzzy gain scheduling of P I D contro llers[J].IEEE T rans.on Industry A pp licati ons, 1993,23(5):571~574

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10 程善美.交流伺服系统中基于模糊控制的速度控制器[J].电气传动,1995,(4):26~29

11 张 焰,江弈坚.基于模糊控制的分切机变频调速系统[J].电气传动,1997,(6):12~15

12 邱焕耀,毛宗源.模糊滑模控制的感应电动机解耦变结构控制系统[J].电气自动化,2000,(1):42~44

13 王元成,徐 展.基于转矩观测器的模糊滑模控制交流伺服驱动系统[J].电气传动,1998,(1):17~20

14 钱 来.基于滑动模解耦的感应电动机字校正、锁相环及模糊控制[D].华南理工大学,1998

15 薛 峰,谢运祥,吴 捷.直接转矩控制系统的转速估算模型及其参数补偿方法[J].电工技术学报,1998,13(5):26~30

16 邵世煌.自组织模糊控制器[J].自动化学报,1987,13(2):149~150

17 何 峰.参数自适应Fuzzy调节器在变频调速中的应用[J].电气传动,1990,(6):43~48

作者简介

曲道奎(1961-),男,研究员.研究领域为机器人学,智能控制.

史敬灼(1974-),男,博士后.研究领域为电力电子,电机控制.

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基于模糊控制的智能车寻迹算法研究

基于模糊控制的智能车寻迹算法研究 摘要:与传统的自动控制相比,模糊控制不用建立在被控对象准确的数学模型的基础上。这一特点在非常适用于实际运用中影响因素很多、结构十分复杂系统。其系统有易于接受,设计简单,维护方便,而且比常规控制系统稳定性好,鲁棒性高等特点。因其与本设计实际条件相似,所以选其做智能小车的寻迹算法研究。 关键词智能小车;模糊控制;寻迹算法 ABSTRACT Compared with the traditional automatic control,fuzzy control without based on a accurate mathematical model of controlled object. This feature is suitable for the systems which have many influencing factors and a very complex structure in the practical application. There are many feature in this system:such as easy to accept, the design is simple, convenient maintenance, more stability and robustness than conventional control system,and so on. Because it is similar to the actual conditions of our design, so we choose it for the smart car tracing algorithm. KEY WORDS smart car;fuzzy control;tracing algorithm

C实现模糊控制算法

由于项目需要,需要模糊控制算法,之前此类知识为0,经过半个多月的研究,终于有的小进展。开始想从强大的互联网上搜点c代码来研究下,结果搜遍所有搜索引擎都搜不到,以下本人从修改的模糊控制代码,经过自己修改后可在 vc6.0,运行!输入e表示输出误差,ec表示误差变化率,经过测试具有很好的控制效果,对于非线性系统和数学模型难以建立的系统来说有更好的控制效果!现将其公开供大家学习研究! #include #include"math.h" #define PMAX 100 #define PMIN -100 #define DMAX 100 #define DMIN -100 #define FMAX 100 /*语言值的满幅值*/ int PFF[4]={0,12,24,48}; /*输入量D语言值特征点*/ int DFF[4]={0,16,32,64}; /*输出量U语言值特征点*/ int UFF[7]={0,15,30,45,60,75,90}; /*采用了调整因子的规则表,大误差时偏重误差,小误差时偏重误差变化*/ /*a0=0.3,a1=0.55,a2=0.74,a3=0.89 */ int rule[7][7]={ //误差变化率 -3,-2,-1, 0, 1, 2, 3 // 误差 {-6,-6,-6,-5,-5,-5,-4,}, // -3 {-5,-4,-4,-3,-2,-2,-1,}, // -2 {-4,-3,-2,-1, 0, 1, 2,}, // -1 {-4,-3,-1, 0, 1, 3, 4,}, // 0 {-2,-1, 0, 1, 2, 3, 4,}, // 1 { 1, 2, 2, 3, 4, 4, 5,}, // 2 { 4, 5, 5, 5, 6, 6, 6}}; // 3 /**********************************************************/ int Fuzzy(int P,int D) /*模糊运算引擎*/ { int U; /*偏差,偏差微分以及输出值的精确量*/ unsigned int PF[2],DF[2],UF[4]; /*偏差,偏差微分以及输出值的隶属度*/ int Pn,Dn,Un[4]; long temp1,temp2; /*隶属度的确定*/ /*根据PD的指定语言值获得有效隶属度*/

交流异步电动机变频调速系统设计样本

中南大学 《工程训练》 ——设计报告 设计题目:异步电机变频调速 指引教师:黎群辉 设计人:冯露 学号: 专业班级:自动化0906班 设计日期:9月

交流异步电动机变频调速系统设计 摘要 近年来,交流电机变频调速及其有关技术研究己成为当代电气传动领域一种重要课题,并且随着新电力电子器件和微解决器推出以及交流电机控制理论发展,交流变频调速技术还将会获得巨大进步。 本文对变频调速理论,逆变技术,SPWM产生原理进行了研究,在此基本上设计了一种新型数字化三相SPWM变频调速系统,以8051控制专用集成芯片 SA4828为控制核心,采用IGBT作为主功率器件,同步采用EXB840构成IGBT驱动电路,整流电路采用二极管,可使功率因数接近1,并且只用一级可控功率环节,电路构造比较简朴。 V控制,同步,软件程序使得参数输入和变频器运营方式变本文在控制上采用恒 f 化极为以便,新型集成元件采用也使得它开发周期短。 此外,本文对SA4828三相SPWM波发生器使用和编程进行了详细简介,完毕了整个系统控制某些软硬件设计。 V控制,SA4828波形发生器 核心字:变频调速,正弦脉宽调制, f

目录 摘要................................................ 错误!未定义书签。 1.1 研究目与意义 (1) 1.2本次设计方案简介 (2) 1.2.1 变频器主电路方案选定 (2) 1.2.2 系统原理框图及各某些简介 (3) 1.2.3 选用电动机原始参数 (4) 2交流异步电动机变频调速原理及办法 (5) 2.1 异步电机变频调速原理 (5) 2.2 变频调速控制方式及选定 (6) V比恒定控制 (6) 2.2.1 f 2.2.2 其他控制方式................................ 错误!未定义书签。3变频器主电路设计. (13) 3.1 主电路工作原理 (13) 3.2 主电路各某些设计 (13) 3.3. 采用EXB840IGBT驱动电路 (15) 4控制回路设计 (16) 4.1 驱动电路设计 (16) 4.2 保护电路......................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 过、欠压保护电路设计........................ 错误!未定义书签。 4.2.2 过流保护设计................................ 错误!未定义书签。 4.3 控制系统实现 (19) 5变频器软件设计....................................... 错误!未定义书签。 5.1 流程图 (22)

模糊控制算法的研究

模糊控制算法的研究 0842812128夏中宇 模糊控制概述 “模糊”是人类感知万物,获取知识,思维推理,决策实施的重要特征。“模糊”比“清晰”所拥有的信息容量更大,内涵更丰富,更符合客观世界。 在日常生活中,人们的思维中有许多模糊的概念,如大、小、冷、热等,都没有明确的内涵和外延,只能用模糊集合来描述。人们常用的经验规则都是用模糊条件语句表达,例如,当我们拧开水阀往水桶里注水时,有这样的经验:桶里没水或水较少时,应开大水阀;桶里水较多时,应将水阀关小些;当水桶里水快满时,则应把阀门关得很小;而水桶里水满时应迅速关掉水阀。其中,“较少”、“较多”、“小一些”、“很小”等,这些表示水位和控制阀门动作的概念都具有模糊性。即有经验的操作人员的控制规则具有相当的模糊性。模糊控制就是利用计算机模拟人的思维方式,按照人的操作规则进行控制,实现人的控制经验。 模糊控制理论是由美国著名的学者加利福尼亚大学教授Zadeh·L·A于1965年首先提出,它以模糊数学为基础,用语言规则表示方法和先进的计算机技术,由模糊推理进行决策的一种高级控制策略。 1974年,英国伦敦大学教授Mamdani·E·H研制成功第一个模糊控制器,充分展示了模糊技术的应用前景。 模糊控制概况 模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制(Fuzzy Control),是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。1965年,美国的L.A.Zadeh 创立了模糊集合论;1973年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理。1974年,英国的E.H.Mamdani首先用模糊控制语句组成模糊控制器,并把它应用于锅炉和蒸汽机的控制,在实验室获得成功。这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生。 模糊控制实质上是一种非线性控制,从属于智能控制的范畴。模糊控制的一大特点是既具有系统化的理论,又有着大量实际应用背景。模糊控制的发展最初在西方遇到了较大的阻力;然而在东方尤其是在日本,却得到了迅速而广泛的推广应用。近20多年来,模糊控制不论从理论上还是技术上都有了长足的进步,成为自动控制领域中一个非常活跃而又硕果累累的分支。其典型应用的例子涉及生产和生活的许多方面,例如在家用电器设备中有模糊洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、照相机和摄录机等;在工业控制领域中有水净化处理、发酵过程、化学反应釜、水泥窑炉等的模糊控制;在专用系统和其它方面有地铁靠站停车、汽车驾驶、电梯、自动扶梯、蒸汽引擎以及机器人的模糊控制等。 模糊控制的基本理论 所谓模糊控制,就是在控制方法上应用模糊集理论、模糊语言变量及模糊逻辑推理的知识来模拟人的模糊思维方法,用计算机实现与操作者相同的控制。该理论以模糊集合、模糊语言变量和模糊逻辑为基础,用比较简单的数学形式直接将人的判断、思维过程表达出来,从而逐渐得到了广泛应用。应用领域包括图像识别、自动机理论、语言研究、控制论以及信号处理等方面。在自动控制领域,以模糊集理论为基础发展起来的模糊控制为将人的控制经验及推理过程纳入自动控制提供了一条便捷途径。 1.知识库

模糊控制器的设计知识讲解

模糊控制器的设计 一、 PID 控制器的设计 我们选定的被控对象的开环传递函数为3 27 ()(1)(3)G s s s = ++,采用经典 的PID 控制方法设计控制器时,由于被控对象为零型系统,因此我们必须加入积分环节保证其稳态误差为0。 首先,我们搭建simulink 模型,如图1。 图1simulink 仿真模型 由于不知道Kp ,Kd ,Ki ,的值的大致范围,我们采用signal constraints 模块进行自整定,输入要求的指标,找到一组Kp ,Kd ,Ki 的参数值,然后在其基础上根据经验进行调整。当选定Kp=2,Kd=0.95,Ki=0.8时,可以得到比较好的响应曲线。调节时间较短,同时超调量很小。响应曲线如图2所示。 图2 PID 控制响应曲线

将数据输出到工作空间,调节时间ts =2.04s ,超调量%0σ=。可以看出,PID 控制器的调节作用已经相当好。 二、 模糊控制器的设计 1、模糊控制器的结构为: 图3 模糊控制器的结构 2、控制参数模糊化 控制系统的输入为偏差e 和偏差的变化率ec ,输出为控制信号u 。首先对他们进行模糊化处理。 量化因子的计算max min ** max min x x k x x -= - 比例因子的计算**max min max min u u k u u -=- 其中,*max x ,* min x 为输入信号实际变化范围的最大最小值;max x ,min x 为输入信号论域的最大最小值。*max u ,* min u 为控制输出信号实际变化范围的最大最小 值,max u ,min u 输出信号论域的最大最小值。 相应的语言值为NB ,NM ,NS ,ZO ,PS ,PM ,PB 。分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。 3、确定各模糊变量的隶属函数类型 语言值的隶属度函数就是语言值的语义规则,可分为连续式隶属度函数和离散化的隶属度函数。本系统论域进行了离散化处理,所以选用离散量化的隶属度函数。

离散化 Pid 模糊控制算法

论文标题: 设计PID ,离散化,模糊化控制器 PID 控制器设计 一 PID 控制的基本原理和常用形式及数学模型 具有比例-积分-微分控制规律的控制器,称PID 控制器。这种组合具有三种基本规律各自的特点,其运动方程为: dt t de dt t e t e t m K K K K K d p t i p p )()()()(0 ++=? 相应的传递函数为: ???? ??++=S S s K K K d i p c 1)(D S S S K K K d i p 12++? = 二 数字控制器的连续化设计步骤 假想的连续控制系统的框图

1 设计假想的连续控制器D(s) 由于人们对连续系统的设计方法比较熟悉,对由上图的假想连续控制系统进行设计,如利用连续系统的频率的特性法,根轨迹法等设计出假想的连续控制器D(S)。 2 选择采样周期T 香农采样定理给出了从采样信号到恢复连续信号的最低采样频率。在计算机控制系统中,完成信号恢复功能一般有零阶保持器H(s)来实现。零阶保持器的传递函数为 3将D(S)离散化为D(Z) 将连续控制器D(S)离散化为数字控制器D(Z)的方法很多,如双线性变换法,后向差分法,前向差分法,冲击响应不变法,零极点匹配法,零阶保持法。 双线性变换法 然后D(S)就可以转化离散的D(Z) 三Matlab仿真实验 直接试探法求PID 根据这个框图,求出该传递函数的P=0.35 I=0 D=0

根据 ???? ??++=S S s K K K d i p c 1)(D D (Z )=0.35 T=0.01 数字连续话PID 控制器设计MA TLAB 仿真框图 实验结果 没有经过调节的结果为

非线性系统模糊控制算法研究

非线性系统模糊控制算法研究 摘要:随着社会科技的进步,系统自动化越来越强,而要强化系统的自动化,就需要对系统控制进行深入的研究。系统控制是我国目前科学研究的一个重要方向,通过基本结构的建立和仿真实验,控制分析的深度会有明显的增加。在系统控制当中,非线性系统的模糊控制是一项重要的内容,通过对此中控制的算法进行分析和研究,可以提供非线性系统模糊控制的有效性。该文就非线性系统控制算法进行研究,旨在分析此系统算法的应用优势,从而强化其在实践中的应用水平。 关键词:非线性系统模糊控制算法研究 中图分类号:TP273.4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)04(c)-0196-02 在控制研究中,比较典型的基于受控对象精确模型的控制是古典控制和状态空间模型控制。在实际研究中发现,除去受控对象比较精确的控制外,还存在比较复杂的控制,这种控制的受控对象不明确,所以数学模型的建立相对困难。为了对这种控制进行有效的利用,采用模糊控制算法进行数学模型的建立是主要的方法。因此,积极的对非线性系统模糊控制算法进行研究意义重大。

1 模糊控制的数学描述 模糊控制是控制研究中的重要类别,这种控制不仅是一种实时控制,而且不依赖于受控对象的精确模型,所以说它是一种打破了传统束缚的新型计算机控制。此种控制的产生为解决更加复杂的计算机问题带来了全新的方法。从特征上来看,此种方法对于模型的要求比较低,而且在实际利用中的计算非常简便,控制性能也比较优良。该文在非线性系统中进行模糊控制算法的研究,为了使得研究简便,利用了一个非线性系统的式子: 在这个式子当中,u表示的是输入量,而y则表示输出量,整个式子代表是就是工程实际当中难于建模的一大类复杂受控对象。根据这个式子,确定合适的参考轨迹,控制公式便可以得到书写。 2 模糊控制的算法原理 模糊控制的算法原理是研究的重点内容,在实际分析的过程中主要包括了四个方面:第一是进行非线性系统的模糊模型建立,然后对其进行规范化,使其转变为参数辨识问题。比如在考虑一个SISO非线性系统的时候,将系统的输入空间和输出空间按照精度进行分别的量化,那么系统的特性便会转变为一个特定的公式,整个公式反应了系统的条件,也构成了系统的模糊模型。第二是对模型的在线递推进行修正。为了使得整个控制测算更加的精确,利用全新的信息结

LabVIEW的模糊控制系统设计(DOC 8页)

LabVIEW的模糊控制系统设计(DOC 8页)

基于LabVIEW的模糊控制系统设计 摘要 本文以LabVIEW为开发环境进行设计模糊控制器,将设计出的模糊控制器应用到温度控制系统中,实现了在有干扰作用的情况下对烤箱温度的控制,取得较好的控制效果。 关键词:虚拟仪器模糊控制热电偶Abstract This paper is design issue is the use of LabVIEW fuzzy control, through the design of fuzzy control procedures to control the plant (oven) temperature. Finally, it comes ture control the temperature of oven even if there has disturb. Keywords: 1引言 虚拟仪器(LabVIEW),就是在以通用计算机为核心的硬件平台上,由用户设计定义虚拟面板,测控功能由软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统的控制面板,以多种形式表达输出结果,利用计算机强大的软件功能实现数据的运算、分析、处理和保存,利用I/O接口设备完成信号采集、测量与控制。 模糊控制的基本思想是利用计算机来实现人的控制经验,而这些经验多是用语言表达的具有相当模糊性的控制规则。因为引入了人类的逻辑思维方式,使得模糊控制器具有一定的自适应控制能力,有很强的鲁棒性和稳定性,因而特别适用于没有精确数学模型的实际系统。 本文将模糊控制的基本思想应用到基于虚拟仪器的温度控制系统中。通过热电偶测量烤箱实际温度,与给定值比较。当测量温度与设定温度之间存在较大的偏差(e≥6℃)时,定时器产生占空比较大的脉冲序列,全力加热。当系统温度与设定温度之间偏差小于6摄氏度,采用模糊控制算法。模糊控制器根据误差和误差变化率,经过模糊推理输出脉冲序列的占空比的大小,经过固态继电器控制烤箱电源得通断,从而实现对烤箱温度的控制。 2系统组成

(交流电机变频调速系统设计)

机电传动与控制课程综合训练三 一、综合训练项目任务书 综合训练项目:交流电机变频调速系统 目的和要求:加强对交流变频调速系统及变频器的理解;应用交流变频调速系统及变频器解决交流电机变频调速问题。提高分析和解决实际工程问题的能力。促成“富于探索精神,具有较强的自学能力、开拓创新意识和敏锐的观察事物以及分析处理事物的能力”的目标实现。 成果形式:交流电机变频调速系统设计说明书。 相关参数:参看《机电传动控制》(第五版),冯清秀等编著,华中科技大学出版社,P291~316。 一、综合训练项目设计内容 1.变频调速系统 1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 三相交流异步电动机是把电能转换成机械能的设备。一般电动机主要由两部分组成:固定部分称为定子,旋转部分称为转子。三相交流异步电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。当磁极沿顺时针方向旋转,磁极的磁力线切割转子导条,导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的,假如磁极不动,转子导条沿逆时针方向旋转,则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下,闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用,而使转子导条受到电磁力,电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩,转子就转动起来。 1.2 变频调速原理 变频器可以分为四个部分,如图1.1所示。 通用变频器由主电路和控制回路组成。给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,称为主电路。主电路包括整流器、中间直流环节(又称平波回路)、逆变器。

图1.1 变频器简化结构图 ⑴整流器。它的作用是把工频电源变换成直流电源。 ⑵平波回路(中间直流环节)。由于逆变器的负载为异步电动机,属于感性负载。无论电动机处于电动状态还是发电状态,起始功率因数总不会等于1。因此,在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换,这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件—电容器或电感器来缓冲,所以中间直流环节实际上是中间储能环节。 ⑶逆变器。与整流器的作用相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。逆变器的结构形式是利用6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变器电路。通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和断开,可以得到任意频率的三相交流输出波形。 ⑷控制回路。控制回路常由运算电路,检测电路,控制信号的输入、输出电路,驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制,对整流器的电压控制,以及完成各种保护功能。控制方式有模拟控制或数字控制。 2.系统的控制模型 本系统的结构如图1.2所示。

模糊控制算法研究报告

《智能控制》 课程设计报告 专业:自动化 班级:学号: 学生: 时间:13年12月30日~13年1月3日 ―――――――以下指导教师填写――――― 分项成绩:出勤设计报告 总成绩: 指导教师:

设计报告要求和成绩评定 1 报告容 设计任务书(设计计划),正文,参考资料。 设计任务书(设计计划)由学生所在系安排指导教师编写,容包括设计地点、时间、安排和设计容和要求等。 正文容一般包括:(1)设计简述(设计时间、设计地点,设计方式等);(2)设计容叙述;(3)设计成品(图纸、表格或计算结果等);(4)设计小结和建议。 参考资料包括参考书和现场技术资料等。 2 书写用纸 A4复印纸;封面、设计任务书要求双面打印。 3 书写要求 正文容手工双面或单面书写,字迹清楚,每页20行左右,每行30字左右,排列整齐;页码居中写在页面下方;纸面上下左右4侧边距均为2厘米。 公式单占一行居中书写;插图要有图号和图题,图号和图题书写在插图下方;表格要有表号和表题,表号和表题在表格上方书写;物理量单位和符号、参考文献引用和书写以及图纸绘制要符合有关标准规定;有关细节可参考我院《毕业设计成品规》。 4 装订 装订顺序:封面,设计任务书,正文及参考资料,封底;左边为装订边,三钉装订,中间钉反向装订。 5 成绩评定 设计成绩一般由出勤(10分)、报告书写规性及成品质量(50分)、考核(40分)三部分成绩合成后折合为优秀(90-100分)、良好(80-89分)、中(70-79分)、及格(60-69分)或不及格(60分以下)。设计考核可采取笔试、机试或其它合适的方式;不参加考核或不交报告者成绩为零分。

模糊控制发展前景分析

《冶金自动化工程案例分析》课程论文 模糊控制的发展前景分析 电子与信息工程学院 自动化094班 张宇 120093101091

模糊控制的发展前景分析 电子与信息工程学院自动化094班张宇 摘要:模糊控制方法是智能控制的重要组成部分。本文简要介绍了模糊控制的概念和特点,并对模糊控制的原理作了说明,较详细的介绍了对于常规模糊控制方 法的改进,包括Fuzzy-PIS复合控制、三位模糊控制器、Smith-Fuzzy控制器、专家模糊控制器等,对模糊控制系统与传统PID控制作了简单比较,最后对模糊控制的优缺点进行分析并对模糊控制未来发展作出了展望。 关键字:模糊控制;原理;模糊PID控制;展望; 一.模糊控制简介 模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。模糊控制主要是模拟人的思维、推理和判断的一种控制方法, 它将人的经验、常识等用自然语言的形式表达出来,建立一种适用于计算机处理的输入输出过程模型,是智能控制的一个重要研究领域。从信息技术的观点来看, 模糊控制是一种基于规则的专家系统。从控制系统技术的观点来看, 模糊控制是一种普遍的非线性特征域控制器。 模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法,已经在工业控制领域、家用电器自动化领域和其他很多行业中解决了传统控制方法无法或者是难以解决的问题,取得了令人瞩目的成效,引起了越来越多的控制理论的研究人员和相关领域的广大工程技术人员的极大兴趣。 相对传统控制,包括经典控制理论与现代控制理论。模糊控制能避开对象的数学模型( 如状态方程或传递函数等),它力图对人们关于某个控制问题的成功与失败和经验进行加工, 总结出知识,从中提炼出控制规则,用一系列多维模糊 条件语句构造系统的模糊语言变量模型, 应用CRI等各类模糊推理方法,可以得 到适合控制要求的控制量, 可以说模糊控制是一种语言变量的控制。 二. 模糊控制的原理 基本模糊控制系统包括模糊化处理、模糊推理和清晰化控制三个环节。 图1模糊控制系统框图 模糊化处理就是将模糊控制器输入量的确定值转换为相应模糊语言变量值的过程, 此相应语言变量值均由对应的隶属度来定义。通过这样一个把输入变量映射到合适的响应论域量程的过程,精确的输入数据就变换成适当的语言值或模

模糊控制器设计的基本方法

第5章 模糊控制器设计的基本方法 5.1 模糊控制器的结构设计 结构设计:确定输入、输出变量的个数(几入几出)。 5.2 模糊控制规则设计 1. 语言变量词集 {}PB PM PS O NS NM NB ,,,,,, 2. 确立模糊集隶属函数(赋值表) 3. 建立模糊控制规则,几种基本语句形式: 若A 则B c R A B A E =?+? 若A 则B 否则C c R A B A C =?+? 若A 或B 且C 或D 则E ()()R A B E C D E =+?+????????? 4. 建立控制规则表 5.3 模糊化方法及解模糊化方法 模糊化方法 1. 将[]b a ,内精确量离散化为[]n n +-,内的模糊量 2. 将其区间精确量x 模糊化为一个单点集,即0)(,1)(==x x μμ 模糊推理及非模糊化方法 1. MIN-MAX ——重心法 11112222n 00R and R and R and and '? n n n A B C A B C A B C x y c →→→→= 三步曲: 取最小 1111'()()()()c A o B o C z x y z μμμμ=∧∧ 取最大 12''''()()()()n c c c c z z z z μμμμ=∨∨∨ 2. 最大隶属度法 例: 10.3 0.80.5 0.511234 5 C =+----- +++,选3-=*u

20.30.80.40.21101234 5 C =+ +++ + ,选 5.12 21=+=*u 5.4 论域、量化因子及比例因子选择 论域:模糊变量的取值范围 基本论域:精确量的取值范围 误差量化因子:e e x n k /= 比例因子:e y k u u /= 误差变化量化因子:c c x m k /= 5.5 模糊控制算法的流程 m j n i C u B EC A E ij j i ,,2,1;,,2,1 then then if ===== 其中 i A 、 j B 、ij C 是定义在误差、误差变化和控制量论域X 、Y 、Z 上的模糊集合,则该语句所表示的模糊关系为 j i ij j i C B A R ,??= m j n i j i C B A R z y x z y x ij j i ===== ,1 ,1)()()(),,(μμμ μ 根据模糊推理合成规则可得:R B A U )(?= Y y X x B A R U y x z y x z ∈∈=)()(),,()(μμμμ 设论域{}{}{}l m n z z z Z y y y x x x X ,,,,,,,Y ,,,,212121 ===,则X ,Y ,Z 上的模糊集合分别为一个n ,m 和l 元的模糊向量,而描述控制规则的模糊关系R 为一个m n ?行l 列矩阵。 由i x 及i y 可算出ij u ,对所有X ,Y 中元素所有组合全部计算出相应的控制量变化值,可写成矩阵()ij n m u ?,制成的表即为查询表或称为模糊控制表。 * 模糊控制器设计举例(二维模糊控制器) 1. 结构设计:二维模糊控制器,即二输入一输出。 2. 模糊控制规则:共21条语句,其中第一条规则为 t h e n o r and or if :1 PB u NM NB EC NM NB E R === 3. 对模糊变量E ,EC ,u 赋值(见教材中的表)

用单片机控制的电机交流调速系统设计毕业论文设计

(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!) 用单片机控制的电机交流调速系统设计 摘要 单片机控制的变频调速系统设计思想是用转差频率进行控制。通过改变程序来达到控制转速的目的。由于设计中电动机功率不大,所以整流器采用不可控电路,电容器滤波;逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路,驱动电路,光电隔离电路,HEF4752大规模集成电路,保护电路,Intel系列单片机,Intel8253定时记数器,Intel8255可编程接口芯片,Intel8279通用键盘显示器,IO接口芯片,CD4527比例分频器和测速发电机等组成。回路中有了检测保护电路就可以使整个系统运行的可靠性有了保障。非传统的CMOS变革了存储器技术。直到现在,我们仍然依靠DRAM 作为主要的存储体。不幸的是,随着芯片的缩小,只有芯片外围速度上的增长——处理器芯片和它相关的缓存速度每两年增加一倍。这就是存储器代沟并且是人们焦虑的根源。存储技术的一个可能突破是,使用一种非传统的CMOS管,在计算机整体性能上将导致一个很大的进步,将解决大存储器的需求,即缓存不能解决的问题。 关键词:MCS-51单片机;HEF4752;8253定时器;晶闸管;整流器

Exchange the speed of adjusting to design systematically with the electrical machinery that the one-chip computer controls ABSTRACT Frequency conversion that one-chip computer control transfer speed systematic design philosophy with transfer to difference frequency control. Achieve the goal of controlling rotational speed through changing the procedure . Because the motor is not big in power in the design, the rectifier can not adopt controlledly the circuit, the condenser strains waves; Going against the becoming device adopts three phases of the electric transistor to go against the becoming device. The systematic ensemble architecture is by the main return circuit mainly, drive the circuit, the photo electricity isolates the circuit, HEF4752 large scale integrated circuit, protects the circuit, the Intel series one-chip computer, Intel8253 timing count device of,Intel8255 programmable interface chip,Intel8279 keyboard not in common use display, IO interface chip, CD4527 proportion frequency division device and tests the speed such composition as the generator ,etc.. Have the dependability that can make the whole system operate of measuring and protecting the circuit to the return circuit.Unconventional CMOS could revolutionalize memory technology. Up to now, we DRAMs for main memory. Unfortunately, these are only increasing in speed marginally as shrinkage continues, whereas processor chips and their associated cache memory continue to double in speed every two years. The result is a growing gap in speed between the processor and the main memory. This is the memory gap and is a current source of anxiety. A breakthrough in memory technology, possibly using some form of unconventional CMOS, could lead to a major advance in overall performance on problems with large memory requirements, that is, problems which fail to fit into the cache.

模糊控制技术现状及研究热点

模糊控制技术发展现状及研究热点 摘要:综合介绍丁模糊控制技术的基本原理和发展状况,重点总结丁近年来该研究领域的热点问题,并对今后的发展前景进行了展望。 关键词:模糊控制结构分析稳定性白适应控制 1模糊控制的热点问题 模糊控制技术是一项正在发展的技术,虽然近年来得到了蓬勃发展,但它也存在一些问题,主要有以下几个方面: (1)还投有形成完挫的理论体系,没有完善的稳定性和鲁棒性分析,系统的设计方法(包括规则的获取和优化、隶属函数的选取等); (2)控制系统的性能小太高(稳态精度牧低,存在抖动及积分饱和等问题): (3)自适应能力有限。目前,国内外众多专家学者围绕着这些问题展开了广泛的研究,取得了一些阶段性成果,下面介绍一下近期的主要研究热点。 2模糊控制系统的稳定性分析 任何一个自动控制系统要正常工作,首先必须是稳定的。由于模糊系统本质上的非线性和缺乏统一的系统描述,使得人们难以利用现有的控制理论和分析方法对模糊控制系统进行分析和设计。因此,模糊控制理论的稳定性分析一直是一个难点课题,未形成较为完善的理论体系。正因为如此,关于模糊系统的稳定性分析近年来成为众人关注的热点,发表的论文较多,提出了各种思想和分析方法。目前模糊控制系统稳定性分析方法主要有以下几种:(1)李亚普诺夫方法 (2)基于滑模变结构系统的稳定性分析方法 (3)描述函数方法 (4)圆稳定性判据方法 模糊控制系统的稳定性分析还有相平面法、关系矩阵分析法、超稳定理论、Popov判据、模糊穴——穴映像、数值稳定性分析方法以及最近出现的鲁棒控制理论分析方法和LMI(矩阵不等式)凸优化方法等。

3自适应模糊控制器的研究 为了提高模糊控制系统的自适应能力,许多学者对自适应模糊控制器进行了研究,研究方向主要集中在以下方面。 (1)自校正模糊控制器 自校正模糊控制器是在常规模糊控制的基础上,采用加权推理决策,并引入协调因子,根据系统偏差e和偏差变化ec的大小,预测控制系统中的不确定量并选择一个最佳的控制参数或控制规则集,在线自动调整保守和大胆控制的混合程度,从而更全面确切地反映出入对诸因素的综合决策思想,提高系统的控制精度和鲁捧性能。目前这种变结构的自校正模糊控制器是根据被调量e和ec在线选取最佳控制规则及控制决策的,而对于一些复杂的生产过程,其生产工艺和环境因素都较为复杂,往往不能只考虑系统的偏差和偏差变化率来确定其控制策略。难于总结出比较完整的经验,此时模糊控制规则或者缺乏,或者很粗糙,并且当被控对象参数发生变化或受到随机干扰影响时,都会影响模糊控制的效果。 (2)自组织模糊控制器 自组织模糊控制器能自动对系统本身的参数或控制规则进行调整,使系统不断完善,以适应不断变化的情况,保证控制达到所希望的效果。它根据自动测量得到的实际输出特征和期望特征的偏差,确定输出响应的校正量并转化控制校正量,调整模糊控制规则,作用于被控对象。其基本特征是:控制算法和规则可以通过在线修改,变动某几个参数可以改变控制结果。它不仅仅是局限于某个对象,而是通过自组织适应几类对象。有代表性为以下三种类型: ①为自校正模糊控制器:在常规模糊控制中增加系统辨别和修正控制功能。通过使用一个较为粗糙的初期模型,经过模糊控制器的自组织功能,达到在线修正模糊控制规则,完善系统性能,使其达到灿期的要求; ②自调整比例因子模糊控制器:通过调整系统偏差及偏差变化率的比例因子来控制模糊控制器中的输出量的比例系数,即改变系统的增益。它充分体现了操作者手动控制的思维特点和控制策略,保证了系统有良好的动态性和稳态精度; ③模糊自整定PID参数控制器:应用模糊集理论,根据系统运行状态,在线整定控制器PID 参数(KP、KI、KD)。由于模糊自整定参数KP、KI,KD与偏差e变化率ec间建立起在线自整定函数关系,且这种关系是根据人的经验和智慧积累起来的,使系统在不同的运动状态下能对

基于MATLAB的模糊控制系统设计

实验一基于MATLAB的模糊控制系统设计 1.1实验内容 (1)基于MATLAB图形模糊推理系统设计,小费模糊推理系统; (2)飞机下降速度模糊推理系统设计; (3)水箱液位模糊控制系统设计及仿真运行。 1.2实验步骤 1小费模糊推理系统设计 (1)在MATLAB的命令窗口输入fuzzy命令,打开模糊逻辑工具箱的图形用户界面窗口,新建一个Madmdani模糊推理系统。 (2)增加一个输入变量,将输入变量命名为service、food,输出变量为tip,这样建立了一个两输入单输出模糊推理系统框架。 (3)设计模糊化模块:双击变量图标打开Membership Fgunction Editor 窗口,分别将两个输入变量的论域均设为[0,10],输出论域为[0,30]。 通过增加隶属度函数来进行模糊空间划分。 输入变量service划分为三个模糊集:poor、good和excellent,隶属度函数均为高斯函数,参数分别为[1.5 0]、[1,5 5]和[1.5 10]; 输入变量food划分为两个模糊集:rancid和delicious,隶属度函数均为梯形函数,参数分别为[0 0 1 3]和[7 9 10 10]; 输出变量tip划分为三个模糊集:cheap、average和generous,隶属度函数均为三角形函数,参数分别为[0 5 10]、[10 15 20]和[20 25 30]。

(4)设置模糊规则:打开Rule Editor窗口,通过选择添加三条模糊规则: ①if (service is poor) or (food is rancid) then (tip is cheap) ②if (service is good) then (tip is average) ③if (service is excellent) or (food is delicious) then (tip is generous) 三条规则的权重均为 1.

交流异步电动机变频调速系统设计

湖南工程学院应用技术学院毕业设计说明书 目:题 专业班级:号:学学生姓名: 完成日期: 指导教师: 评阅教师:

2011 年 6 月

院术学学院应用技湖南工程务任书(论文)毕业设计 设计(论文)题目:交流异步电机的调速控制系统设计 姓名专业班级学号 指导老师职称教研室主任 一、基本任务及要求: 主要设计完成可控硅交流调压调速系统的设计,主要完成: (1)交流调压调速的原理和调压调速的静、动态性能分析; (2)系统组成与工作原理; (3)主电路与控制电路设计; (4)元器件选型及参数计算; (5)软件设计; (6)系统应用与调试说明。 二、进度安排及完成时间: (1)第一至第三周:查阅资料,撰写文献综述和开题报告。 (2)第四周至第五周:毕业实习。 (3)第六周至第七周:交流调压调速的原理和调压调速的静、动态性能分析。 (4)第八周至第九周:系统组成与工作原理;主电路与控制电路设计。

(5)第十周至第十二周:元器件选型及参数计算;软件设计;系统应用与调试说明。 (6)第十三周至第十五周:撰写毕业设计论文。 (7)第十六周:毕业设计答辩 目录 摘 要 .................................................................. .... I ABSTRACT ............................................................ ..... II 第1章绪 论 (1) 1.1 变频调速技术简介 ................................................. 1 1.2 变频器的发展现状和趋 势 (2) 1.2.1 变频器的发展现状 ............................................. 2 1.2.2 变频器技术的发展趋势 ......................................... 2 1.2 研究的目的与意义 ................................................. 3 1.3 本次设计方案简 介 (4) 1.3.1 变频器主电路方案的选定 ....................................... 4 1.3.2 系统原理框图及各部分简介 ..................................... 5 1.3.3 选用电动机原始参数 ........................................... 6 第2章交流异步电动机变频调速原理及方 法 (7)

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