电气传动论文格式

1、.：.；作者简介：王勉华1953-，男，硕士，教授，：xkwang_mh163开关磁阻电机直接转矩模糊PI控制器设计王勉华 梁媛媛 (西安科技大学电气与控制学院，陕西 西安 710054)摘要：针对模糊控制存在静差的缺陷，提出了模糊PI复合控制的开关磁阻电机调速系统，以速度误差及速度误差变化为系统外环输入，大偏向时采用模糊控制，小偏向时采用PI控制。外环的输出变量为内环的目的转矩，送入60KW三相64构造的开关磁阻电机直接转矩调速系统内环。仿真结果阐明，这种复合控制方法处理了常规控制方法因电机数学模型难以准确确定而无法确定控制参数的问题，并抑制了模糊控制存在静差、无抗干扰才干的缺陷，很好的处理

2、了系统上升时间与超调的矛盾。关键词：开关磁阻电机；直接转矩控制；模糊控制；模糊-比例积分控制中图分类号：TM352 文献标识码：A The Fuzzy-PI Control for Direct Torque Control Drive System of SRM Wang Mianhua Liang Yuanyuan( Electrical and Control College，Xian University of Science and Technology, Xian 710054,Shaanxi Province， China)Abstract: There is steady-st

3、ate error in fuzzy control method. So that, a strategy of fuzzy-PI control of switched reluctance motor drive system is mentioned. The strategy of fuzzy and PI is combined to realize the speed adjustment. The outer loop input is speed error and speed error derivative, while the outer loop output is

4、torque which enters the inner loop of the direct torque control system to control 60KW three phase 6/4 pole SRM. For the outer loop, it adopts fuzzy controller when the speed error is big, and adopts PI controller when the error is small. Simulation results indicate that this compound control strate

5、gy can settle the parameter easily, and it overcomes the steady-state error of speed in classical fuzzy controller, and the paradox between the response time and overshoot of speed is managed. The system has a good anti-interference performance.Key words: switched reluctance motor direct torque cont

6、rol fuzzy control fuzzy-PI control1 引言 开关磁阻电机调速系统融新型电动机构造与现代电力电子技术、控制技术于一体，兼有交流变频调速系统的电动机构造简单、巩固耐用的特点和直流调速系统的调速性能好、控制电路简单、高效的特点，是一种性能价钱比较高的无级调速系统。但是由于开关磁阻电机具有严重的非线性及变构造、变参数等特点，常规固定参数的PI控制难以获得理想的控制性能目的，并且控制参数由于没有准确的数学模型而难以确定。模糊控制是目前工程领域运用较多的一种智能控制方法，它把人的手动控制阅历转化为控制战略，它不需求建立被控对象的准确数学模型，而且动态质量优于常规的控制方法

7、1。但是双输入单输出的模糊控制器本质上是一个PD调理器，静态性能不好，存在静差，为了抑制这个问题，本文提出模糊PI复合控制方法，参与积分作用抑制静差。仿真结果阐明，这种复合控制方法优于常规单一的模糊调理器或者PI调理器。2 开关磁阻电机任务原理三相64构造开关磁阻电机定转子为双凸极构造，转子无绕组，也无永磁体，定子极上有集中绕组，对应磁极的绕组相互串联，构成A、B、C三相绕组。当某相绕组通电时，就产生一个使临近转子极与该绕组轴线相重合的电磁转矩，顺序对三相绕组通电，那么转子可以延续转动，改动通电次序，可改动电机的转向，控制通电电流的大小和通断时间，可改动电机的转矩和速度。3模糊PI控制系统构成

8、开关磁阻电机调速系统由控制器、功率变换器和SRM电机本体构成，本文中控制器采用双闭环控制如图1所示，外环是速度环，内环是转矩环，其中速度环的作用是对速度进展调理，得到转矩内环的参考转矩。转矩内环对转矩误差、磁链误差和区间信号运用直接转矩控制原理进展功率变换器的开关选择2，选择的开关信号用于控制功率变换器中开关元件的通断，为电机各相提供能量。图1 开关磁阻电机调速系统构造图Fig.1 The switched reluctance motor drive system4模糊PI速度调理器设计模糊PI复合控制是在模糊控制的根底上参与了积分的作用，其构造框图如图2所示，系统的输入是给定速度与检测速度

9、的误差e=V*-V及其误差变化de，系统的输出是转矩内环的参考转矩，由此构成两输入-单输出的二维模糊控制器。由于输入量在进展模糊化时，模糊控制器会把某些小的误差看作“零，所以出现控制盲区，难以到达较高的控制精度，系统有静差。所以本系统在速度误差小的时候切换到常规PI控制，对模糊控制盲区进展控制，并为系统参与积分作用。两种控制方式的切换时辰依速度误差的大小而定。图2 模糊-PI控制器构造图Fig.2 The fuzzy-PI controller of speed control device4.1准确量的模糊化与反模糊化本文的调速目的是要电机转速稳定在800r/min，所以速度误差及速度误差变

10、化的根本论域均取为-800，800，根据开关磁阻电机特性，参考转矩的根本论域取-200，200。输入E、EC、输出U的模糊论域均取为-6，6。所以比例因子分别为：ke=6/800，kec=6/800，ku=200/6。模糊及反模糊化公式为：(1)为了简单起见，隶属度函数均取三角函数，言语变量的模糊子集为“NB负大、NM负中、NS负小、ZE零、PS正小、PM正中、PB正大。4.2模糊控制规那么根据人工操作阅历，控制规那么可以用言语表示为： 假设电机转速高于800r/min，那么应该减少参考转矩。假设转速高出的越多，那么参考转矩减少的也越多。 假设电机转速等于800r/min，那么参考转矩坚持不变

11、。 假设电机转速低于800r/min，那么应该添加参考转矩。假设转速低下去的越多，那么参考转矩添加的也越多。把这些言语控制规那么用下面的控制规那么表表示出来。表1 模糊控制规那么表Tab.1 Fuzzy logic control rulesEECNBNMNSZEPSPMPBNBNBNBNBNBNMNSZENMNBNBNBNMNSZEPSNSNBNBNMNSZEPSPMZENBNMNSZEPSPMPBPSNBNSZEPSPMPBPBPMNBZEPSPMPBPBPBPBZEPSPMPBPBPBPB在模糊控制规那么表1中，每一行和每一列的交叉点都是一条模糊规那么“If Ai And Bj, the

12、n Cij(其中Ai、Bj、Cij分别表示E、EC和U的对应言语值)。4.3模糊推理与模糊判决模糊推理采用Mamdani推理方法，输出信息的模糊判决采用“重心法，也即“加权平均法： 2其中，Ui是模糊输出的一个言语变量，是Ui对应的隶属度。为了满足实践控制过程中快速性的要求，普通采用离线计算方式3，把输入数据离散化，模糊推理、合成、判决等进展离线计算，把模糊判决的结果统计成表格2，供实时处置时查表运用。表2 模糊控制决策表Tab. 2 Fuzzy logic control decisionEEC-6-5-4-3-2-10123456-6-6-6-6-6-6-6-6-5-4-3-2-10-5-

13、6-6-6-6-6-5.5-5-4-3-2-101-4-6-6-6-6-6-5-4-3-2-1012-3-6-6-6-5.5-5-4-3-2-10123-2-6-6-6-5-4-3-2-101234-1-6-5.5-5-4-3-2-10123450-6-5-4-3-2-101234561-6-4.5-3-2-10123455.562-6-4-2-10123456663-6-3.5-10123455.56664-6-3012345666665-3-1123455.56666660123456666666以E5，EC=1为例阐明表2中离散计算处置的过程：由E和EC的隶属度函数可以算出，E、EC分别

14、只属于两个言语变量，隶属度分别为：、。对于其它言语变量的隶属度均为零。由控制规那么表1可以看出，当E和EC只属于两个言语变量时，只需四条言语规那么起作用：If E=PM And EC=ZE, then U=PMIf E=PM And EC=PS, then U=PBIf E=PB And EC=ZE, then U=PBIf E=PB And EC=PS, then U=PB运用Mamdani推理方法进展推理，得出输出量对各言语变量的隶属度：由重心法公式公式2得出输出量的模糊值：至此完成一次计算。依此方法，可以离线计算出表2中的一切数据4。3.4模糊PI复合控制仿真实现从输入准确量的模糊化公式

15、1中可以看出，当误差时，有，即e67。可见，当速度误差为67r/min时，模糊控制器将以为偏向为零，不再对其进展调理，会呵斥系统大的稳态误差。所以，想象把模糊控制与PI控制器相结合，发扬模糊控制与PI控制各自的优点，取长补短。模糊PI控制的仿真构造图如图3所示，用开关switch来切换模糊控制与PI控制，当速度误差大于67r/min时，经过switch选择上面的模糊控制方法进展控制，PI控制的输入为零，不起作用；当速度误差小于67r/min时，经过switch选择下面的PI调理器进展控制。这样既对控制的盲区进展了控制，也为系统参与了积分作用，消除了系统稳态误差，而且切换开关延迟了积分作用，有效

16、减少了系统的动态超调量。图3 模糊PI控制器的MATLAB实现Fig.3 The fuzzy-PI controller in MATLAB5 仿真结果及分析60KW三相64构造的开关磁阻电机，给定转速800r/min，电机稳速运转时，于0.4s参与大小为12N.m的负载，并于0.75s卸掉此负载，要求电机的速度能不断稳定在800r/min。为了与其它的速度控制器进展比较，仿真时速度控制器分别采用了PI控制、模糊控制与模糊PI复合控制方法，速度呼应曲线如图4所示。图4中点线是PI控制方法的速度呼应曲线；实线是模糊PI控制方法的速度呼应曲线；虚线是模糊控制方法的速度呼应曲线图4 速度呼应曲线Fi

17、g.4 Speed response图5 部分速度呼应曲线Fig.5 Part speed response 经过计算得到各控制方法的动静态性能目的如表3所示：表3 各控制方法的动静态性能目的Tab. 3 Performance index of each control methodPI模糊PI模糊Tr (s)0.020.10.07 (%)27.31.2-8.4ess(r/min)0067从图4及表3中可以看出：模糊PI控制具有很好的抗干扰才干，稳态无静差。处理了单一调理器调理时间与超调的矛盾，动静态性能均优于单一的调理器。这个调速系统的内环采用直接转矩控制原理对转矩进展直接控制，给定磁链为

18、0.36Wb，系统的输出转矩曲线如图5所示，转矩脉动仅为N.m，有效的减少了系统的转矩脉动。由于SRM的摩擦系数是0.02N.m.s，所以输出转矩应该大于负载转矩1.67N.m。图6 转矩曲线Fig. 6 Torque response6 结论模糊控制把人们的控制阅历转化控制战略，运用言语方法，可以不需求掌握准确的数学模型，并且动态呼应质量优于常规的PI控制。开关磁阻电机是个非线性的系统，电机模型很难准确确实定出来，所以采用模糊控制是个很好的选择。但是模糊控制在控制战略上存在一个很大的弊端就是稳态有静差，对于恒值系统的内外部干扰根本无抵抗才干。所以本文采用模糊PI控制，把两种控制结合起来，在速

19、度误差大的时候采用模糊控制，在速度误差小的时候采用PI控制，很好的处理了呼应时间与超调的矛盾，系统动静态性能良好，并且保证了系统的抗干扰才干。参考文献1 何莉，万沛霖，肖蕙蕙. PID型模糊控制器在开关磁阻电机驱动系统中的运用 J. 中小电机，2004，314：32-35 HE Li WAN Peilin XIAO Huihui. Application of PID-Fuzzy Controller in Switched Reluctance Motor Drives S&M Electrical，2004，314：32-352 Adrian David Cheok, Yusuke Fuk

20、uda. A New Torque and Flux Control Method for Switched Reluctance Motor Drives J. IEEE Transactions on Power Electronics. 2002，174：543-5573 詹琼华，殷春辉. 查表型模糊控制器在SR调速系统中的运用与优化 J. 微电机，20064：4-7 ZHAN Qiong-hua,YIN Chun-hui. The application and optimization of fuzzy controller used in SRD J. Micromotors，20064：4-74殷春辉，詹琼华，孙剑波. 开关磁阻电机驱动系统模糊控制器的设计