基于模糊控制的感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)

摘要：根據(jù)直接轉(zhuǎn)矩控制理論，在Matlab 6．5／Simulink下構(gòu)造了一個(gè)感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型。為改善感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)，設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)PI速度調(diào)節(jié)器，根據(jù)速度偏差與偏差變化率，通過模糊推理在線調(diào)整PI參數(shù)，提高系統(tǒng)的調(diào)速性能。仿真結(jié)果表明，這種模糊控制器具有比常規(guī)PID控制器更好的控制效果。
關(guān)鍵詞：模糊控制；直接轉(zhuǎn)矩控制；感應(yīng)電機(jī)；速度調(diào)節(jié)器

0 引言
直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)是繼矢量控制技術(shù)之后又一先進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)，其結(jié)構(gòu)簡單、對(duì)電機(jī)參數(shù)不敏感、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速而被廣泛應(yīng)用。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，速度控制器大都是用PID控制器，傳統(tǒng)的PID控制技術(shù)不能有效克服因電機(jī)參數(shù)變化、負(fù)載變化和非線性因素帶來的影響，而模糊控制適應(yīng)非線性時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制，具有魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。在常規(guī)PID速度調(diào)節(jié)器由于參數(shù)固定而無法滿足系統(tǒng)高性能調(diào)速的要求時(shí)，引入模糊控制技術(shù)構(gòu)造速度模糊控制器，設(shè)計(jì)了一種模糊自適應(yīng)PI速度調(diào)節(jié)器，根據(jù)速度偏差與偏差變化率，通過模糊推理在線調(diào)整PI參數(shù)，有效地改進(jìn)了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)性能，達(dá)到了較好的控制效果。

1 直接轉(zhuǎn)矩控制基本原理
直接轉(zhuǎn)矩控制的核心思想是以轉(zhuǎn)矩為中心來進(jìn)行磁鏈、轉(zhuǎn)矩的綜合控制。它不需要解耦電機(jī)數(shù)學(xué)模型，而強(qiáng)調(diào)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制，即用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系計(jì)算和控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。直接轉(zhuǎn)矩控制的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，它由磁鏈估算、轉(zhuǎn)矩估算、磁鏈位置估算、開關(guān)表和調(diào)節(jié)器、逆變器等部分組成。其工作過程如下：首先由檢測單元檢測出電機(jī)定子電流和電壓值、實(shí)際轉(zhuǎn)速ω，然后輸入到感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型模塊計(jì)算出ψα，ψβ和實(shí)際轉(zhuǎn)矩值Te。ψα和ψβ通過磁鏈計(jì)算單元，得到定子磁鏈ψs的幅值|ψs|和所在區(qū)間信號(hào)SN。實(shí)際轉(zhuǎn)速ω和給定轉(zhuǎn)速ω*通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器得到轉(zhuǎn)矩給定值。實(shí)際轉(zhuǎn)矩Te與轉(zhuǎn)矩給定值經(jīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器處理后得到轉(zhuǎn)矩開關(guān)信號(hào)TQ。磁鏈給定值與磁鏈反饋值|ψs|經(jīng)磁鏈調(diào)節(jié)器處理后產(chǎn)生磁鏈開關(guān)信號(hào)ψQ。開關(guān)信號(hào)選擇單元綜合ψQ，TQ和SN，通過查表的方式得到逆變器開關(guān)信號(hào)SUabc來控制逆變器提供合適的電壓驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行。