一種新的模糊PID控制在電機(jī)軟啟動(dòng)中的仿真

摘要：由于異步電機(jī)軟啟動(dòng)過(guò)程中非線性時(shí)變的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的PID控制方法難以達(dá)到理想的控制效果。為了大大減小交流電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的電流，在此結(jié)合智能控制理論，設(shè)計(jì)出一種新型的模糊PID軟啟動(dòng)控制器。通過(guò)對(duì)電流大小進(jìn)行控制，優(yōu)化了系統(tǒng)的控制效果，實(shí)現(xiàn)了交流電機(jī)恒流軟啟動(dòng)控制。最后通過(guò)Matlab仿真，證實(shí)了該系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，達(dá)到了平穩(wěn)啟動(dòng)的目的，具有有效性和廣泛應(yīng)用性。
關(guān)鍵詞：軟啟動(dòng)；模糊控制；異步電動(dòng)機(jī)；Matlab

0 引言
異步電機(jī)以其優(yōu)良的性能及無(wú)需維護(hù)的特點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。三相異步電機(jī)的啟動(dòng)方法很多，比如直接啟動(dòng)、自耦降壓?jiǎn)?dòng)、延邊三角形啟動(dòng)等等。對(duì)于風(fēng)機(jī)泵類等恒功率負(fù)載，如果在額定電壓下直接啟動(dòng)三相異步電機(jī)，啟動(dòng)電流非常大(一般為Ie的5～8倍)，易引起電網(wǎng)電壓下降，同時(shí)影響電網(wǎng)上其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，這對(duì)于電機(jī)本身來(lái)講，沖擊電流造成局部溫升過(guò)大，降低電機(jī)壽命，給機(jī)械系統(tǒng)帶來(lái)強(qiáng)大的機(jī)械沖力，沖擊電流會(huì)以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運(yùn)行。因此宜采用軟啟動(dòng)的方法。

1 模糊PID軟啟動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)及原理
模糊PID復(fù)合控制方法最大的優(yōu)點(diǎn)是不依賴于被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，適合于非線性、強(qiáng)耦合、不確定性的電機(jī)軟啟動(dòng)復(fù)雜系統(tǒng)。異步電機(jī)軟啟動(dòng)主回路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，利用三對(duì)反并聯(lián)的單向晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓，晶閘管調(diào)壓的控制方式采用相位控制，用來(lái)改變晶閘管的相位角α，得到不同的電壓(頻率不變)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)。

交流電機(jī)定子電流經(jīng)過(guò)濾波后與啟動(dòng)電流給定值一起作為模糊PID調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)。dsPIC30F6014型單片機(jī)首先計(jì)算出啟動(dòng)電流設(shè)定值與反饋電流的偏差和偏差的變化率，然后以電流及電流的偏差作為輸入量，經(jīng)過(guò)模糊化后進(jìn)行模糊推理，最后將模糊推理結(jié)果通過(guò)解模糊后作為輸出調(diào)節(jié)量。解模糊調(diào)節(jié)器輸出的觸發(fā)信號(hào)，送至驅(qū)動(dòng)電路，由觸發(fā)角決定每個(gè)周期觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生時(shí)刻，從而調(diào)節(jié)晶閘管的輸出電壓，從而起到限制啟動(dòng)電流，減小沖擊轉(zhuǎn)矩的作用。