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1、第騫期)(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)防爆電機(jī)基于模糊PID的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真研究劉坤。高少平．張福軍黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江大慶(163319)大慶石化機(jī)械廠設(shè)計(jì)研究所，黑龍江大慶(163319)摘要利用Fuzzy．PID控制策略對(duì)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，這種方法可以快速簡(jiǎn)單的使直流電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定調(diào)速，并在Simulink仿真環(huán)境下對(duì)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，跟蹤效果良好，證實(shí)了方法的有效性。關(guān)鍵詞直流電機(jī)；Fuzzy-PID控制；調(diào)速系統(tǒng)中圖分類號(hào)TM301．2TM33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)
2、碼A文章編號(hào)1008-7281(2009)02-00314)4TheSimulationResearchonSpeedRegulatingSystemofDCMotorbasedonFuzzy-PⅢLiuKun，GaoShaoping，andZhangFujunAbstractThesimulationresearchOilthespeedregulatingsystemofDCmotoriscarriedoutbasedonFuzzy—PIDcontro1．ThismethodcanmaketheDCmotorachievesta-ble
3、speedquicklyandsimply．UnderthesimulationenvironmentofSimulink，theDCmo-torissimulated．Thismethodisefectiveprovedbygoodtrackingresult．KeywordsDCMotor；Fuzzy—PIDcontrol；speedregulatingsystem．E和誤差變化率EC。而且為了計(jì)算方便，我們?cè)O(shè)0引言定模糊隸屬函數(shù)圖是軸對(duì)稱的。模糊控制與PID控制相結(jié)合進(jìn)行直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究，利用模糊控制的尋優(yōu)功NBNMNs
4、zPsPMPB能，優(yōu)化PID控制器中的參數(shù)。在模糊控制的理1論基礎(chǔ)上將模糊控制和PID控制相結(jié)合，通過設(shè)O．5定合適的PID調(diào)節(jié)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)模糊PID控制。這×××一O種方法可以快速簡(jiǎn)單的使直流電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定調(diào)．3．2．10123速。設(shè)計(jì)的Fuzzy-PID直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)利用圖1輸入變量IEl及l(fā)EcI的隸屬函數(shù)圖Matlab模糊控制仿真工具箱中的仿真工具，在由圖1可見，該隸屬函數(shù)中，誤差論域、誤差Simulink仿真環(huán)境下進(jìn)行仿真。Fuzzy—PID控制變化率論域均為[一3，3]，各定義了7個(gè)模糊子系統(tǒng)比傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)和單純的模糊控制
5、系集。根據(jù)語言變量的論域量化等級(jí)，按照上述合統(tǒng)更能達(dá)到實(shí)際生活的要求，它具有反應(yīng)速度更成推理與解模糊方法，即可得到一個(gè)容量為快、過渡時(shí)間短、超調(diào)量小、精確度高等特點(diǎn)。此7×7=49模糊控制規(guī)則表，見表1。外，它能夠隨著被控對(duì)象參數(shù)的變化而改變控制表1模糊控制規(guī)則表參數(shù)，實(shí)現(xiàn)在線自調(diào)整，以滿足不同的環(huán)境和不同的工作狀況。1模糊自整定PID參數(shù)控制算法1．1模糊控制算法本文采用三角形作為輸入模糊隸屬函數(shù)，假設(shè)隸屬函數(shù)的三角形是均勻分布的?？紤]圖1所示的兩個(gè)模糊隸屬度函數(shù)曲線，輸入變量為誤差表中，將語言變量值設(shè)為“正大(PB)”、“正中31防爆電
6、機(jī)(EXPLOSION—PROOFELECTRICMACHINE)第424o卷o9(騫214期7期)(PM)”、“正小(PS)”、“零(ZO)”、“負(fù)小(NS)”、+(1+s)，稱為PID調(diào)節(jié)器?！柏?fù)中(NM)”、“負(fù)大(NB)”7檔。按照表1所示規(guī)則表可寫出如下49條模糊在PID調(diào)節(jié)器中，如何確定、、三個(gè)參規(guī)則描述：數(shù)的值，是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制的關(guān)鍵，因此，了解三R：如果E是NBandEC是NB，則U是PB；參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制的影響十分必要。PID參數(shù)的整R：如果E是NBandEC是NM，則u是PB；定就是合理的選擇PID三參數(shù)，從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、
7、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面考慮問題。2直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型R49：如果E是PBandEC是PB，則是NB；設(shè)輸出量的隸屬函數(shù)曲線為如圖2所示系統(tǒng)基本參數(shù)如下：的單點(diǎn)型，仍設(shè)定為軸對(duì)稱。則由加權(quán)平均法可U。=220V；Io=53A；N=1460r／rain；Id=得的清晰值。0．015A；R。=0．511；=0．132；GD=22．45；C=30／PIC。NBNMNs固定轉(zhuǎn)矩為67。額定勵(lì)磁直流電饑電樞回路電壓平衡方程式為?一l{～m+(厶+)(1)圖2輸出量U式中，T1=一電樞回路電磁時(shí)間；1．2PID控制算法E=cen—額定
8、勵(lì)磁下電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)。PID調(diào)節(jié)器作用下，對(duì)誤差信號(hào)分別進(jìn)行比在零初始條件下對(duì)式(1)進(jìn)行拉氏變換得例、積分、微分控制。調(diào)節(jié)器的輸出作為被控對(duì)的(s)一E()=R。(s)(I+
