基于模糊控制的感應電機直接轉矩控制系統(tǒng)

2 模糊直接轉矩控制系統(tǒng)設計
模糊控制是一種典型的智能控制方法，以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數(shù)字控制，其基本思想是把人類專家對特定被控對象或過程的控制策略總結成一系列控制規(guī)則，通過模糊推理得到控制作用集，作用于被控對象或過程。與傳統(tǒng)的控制方法相比，模糊邏輯控制無需系統(tǒng)的精確數(shù)學模型，具有魯棒性強，控制性能好的優(yōu)點，更適合對復雜、非線性時變、滯后系統(tǒng)的控制。模糊自適應PI速度調(diào)節(jié)器由常規(guī)PI控制器和模糊控制器兩部分組成，其原理如下：模糊控制器選用速度誤差e和速度誤差變化率ec作為輸入變量，利用模糊規(guī)則經(jīng)過模糊推理，輸出比例修正系數(shù)△KP、積分修正系數(shù)△KI，以在線實時調(diào)整PI控制器的參數(shù)，進而產(chǎn)生給定轉矩信號，送入DTC控制系統(tǒng)對感應電機轉速進行控制。圖2給出了系統(tǒng)的原理圖。
2．1 模糊變量
本模糊控制器采用兩個輸入變量和兩個輸出控制量。兩個模糊輸入變量分別為速度誤差、速度誤差變化率，分別用e和ec表示，輸出控制量為比例修正系數(shù)和積分修正系數(shù)，分別用△KP和△KI表示。e包含7個模糊子集，相應的語言變量為：負大(NB)、負中(NM)、負小(NS)、零(Z)、正小(PS)、正中(PM)和正大(PB)，論域為[-1，+1]，隸屬分布函數(shù)如圖3所示。

ec包含3個模糊子集，相應的語言變量為：負(N)、零(z)和正(P)，論域同樣為[-1，+1]，隸屬函數(shù)如圖4所示。

△KP，△KI分別包含4個模糊子集，相應的語言變量為：零(Z)、小(S)、中(M)、大(B)，論域為[0，1]，隸屬函數(shù)如圖5所示。
2．2 模糊控制規(guī)則
模糊PI參數(shù)自整定基本原則如下：
(1)當系統(tǒng)偏差(|e|)較大時，為使系統(tǒng)盡快消除偏差，不管ec的符號如何，都應取較大的KP和KI，以達到縮小偏差的目的。
(2)當系統(tǒng)偏差(|e|)是適中時，為防止系統(tǒng)超調(diào)過大，應取較小的KP，同時為保證一定的響應速度，KI要選取適中的數(shù)值。
(3)當系統(tǒng)偏差(|e|)較小或為零時，為縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間，應選取適中的KP和較小KI的數(shù)值。根據(jù)上述調(diào)整規(guī)則和多次仿真結果，模糊控制器的控制規(guī)則如表1所示。

2．3 模糊推理和模糊決策
模糊推理采用Mamdani推理方法，采用最大隸屬度所對應的輸出為控制量，得到KP，KI的最終輸出值，其控制規(guī)則采用“If e=E and ec=Ec then △KP and△KI”的形式。
參照表1可得21條控制規(guī)則。
如If e=PB and ec=P then △KP=B and △KI=Z”，輸出量為比例修正系數(shù)△KP和積分修正系數(shù)△KI，在線調(diào)節(jié)PI參數(shù)，達到實時控制的目的。