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带自调整函数的模糊控制器在直流电机调速系统中的应用
 

带自调整函数的模糊控制器在直流电机调速系统中的应用任维政,盛立峰,陈月岩(长春工业大学自动化系,吉林长春130012)电机调速系统。自调整函数为指数函数,根据控制对象的具体情况和要求的不同,自调整函数中各参数可通过键盘进行调试。插值算法采用分片双二次Lagrange插值算法,调速。系统采用带有自调整函数的模糊控制器和二元函数的Lagrange插值算法来实现对直流电机转速进行控制。

  一糊化归模量清晰化当设定值R,参数pk确定后,由=理论和实践都证明高次插值是不可取的,因此本系统选用分片双二次插值。设,0,当(e,e,给定后,且(e,e,满足1)为插值点,相应的插值多项式为k=卜或采用插值算法后,相当于在论域内的分档趋近于无穷大。这样不仅能满足由式(1)~(9)可以生成模糊控制规则表,而且还在控制规则表相邻分档之间以线性插值方式补充了无穷个新的、经过细分的控制规则,完善了原有的控制规则,从根本上消除了调节死区和量化误差,克服了由于量化误差而引起的稳态误差和稳态颤振现象。中(a)为不采用插值算法阶跃响应仿真曲线;(b)为采用插值算法的阶跃响应仿真曲线。本系统采用直流脉冲宽度调制(PWM)方式控制电枢端电压,从而达到控制电机转速的目的。通过霍耳元件,采用M/T法对电机的转速进行检测,并把转速反馈给单片机从而形成对电机转速的闭环控制。

  (a)不采用插值算法阶跃响应采用有插值算法阶跃响应阶跃响应仿真曲线3系统硬件设计。汁1ee;(18)本系统由控制电路、主电路和转速检测电路=组成。控制电路以89C51单片机为核心,包括键7r(,=ne,―,r=1,+1,(19)盘显示电路、看门狗电路等,主电路采用H型可,e,逆PWM变换器电路141,转速检测电路由霍耳元如果e12或11 +"2,则在式(5)中件和倒向器构成。系统硬件原理图如所示。

  系统硬件原理系统软件设计软件设计采用模块化结构,主要由监控主程序模块、运算程序模块、检测算法程序模块、控制算法模块构成。如所示,监控主程序模块包括初始化管理、键盘显示管理、中断管理及时钟管理;运算程序模块主要实现浮点数处理和数学运算等功能;检测算法程序模块用于实现M/T法测速,反馈电机转速,形成闭环控制;控制算法模块用于生成模糊控制表和二元函数插值计算。

  系统在完成初始化后,通过键盘输入设定值R及参数pk.参数p的取值范围为1  当输入转速n =80r/min时,起动时间短,无超调,无堵转现象;如(b)所示,当输入转速n=2700r/min时,上升时间tr0.6s,调节时间ts=1.1s,超调量%<1.8%(a)与(b)对比可知,调速比可达到1:30以上;(c)为输入转速n=1000r/min且在t=1s时加入阶跃扰动的调速结果。(d)的实验条件与―样,采用数字PI控制算法的调速结果。由与(d)中的实验曲线可知,该控制算法起动时间短且无超调。加扰动后,转速波动小,转速无静差,鲁棒性强,控制品质优于数字PI控制算法。

  (c)加扰动量时的调速结果(d)加扰动量采用PI控制算法的调速结果实验结果本系统的研制对于提高精密仪器、精密机床、度具有一定的实用价值。

  家用电器等领域的直流电机的调速精度和响应速

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