[實用新型]基于模糊自適應PID控制器的伺服電機轉速控制系統

有效

• 申請號: 201220283221.0
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN202663351U
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 華民剛;陳俊鳳;費峻濤
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本實用新型涉及一種基于模糊自適應PID控制器的伺服電機轉速控制系統，屬于電機控制技術領域。

背景技術

在采用常規的PID控制時，比例、積分和微分三個參數的調整通常依靠經驗，是一項非常費時費力的工作,且難以找到一組合適的PID常數。將模糊控制理論和?PID?控制結合起來的模糊自適應?PID控制，既有模糊控制靈活而適應性強的優點，又有?PID控制精度高的優點，可以更有效地實現人的控制策略和經驗。

伺服電機系統具有精度高、工作可靠、控制簡單、成本相對較低等特點而被廣泛應用。在伺服電機閉環調速系統中，大多采用常規PID?控制器，該控制方法應用廣泛,?但要求對象為精確數學模型，參數是固定不變的，難以適應各種擾動及對象的變化。而由于伺服電機本身是一個非線性的被控對象，傳統的PID控制策略在實際應用中難以保持設計時的性能。隨著模糊控制技術應用的日漸成熟，又由于模糊控制不依賴于被控對象的精確數學模型，能夠克服非線性因素的影響，對調節對象的參數變化具有較強的魯棒性，所以將模糊控制與傳統的PID?控制結合已應用于許多領域。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對伺服電機閉環調速系統中采用的常規PID所存在的問題，提出了一種系統響應速度快，超調量明顯減少，在線參數自整定能力強，具有較好的抗干擾性，可獲得較好的動態特性，具有較強的自適應能力的基于模糊自適應PID控制器的伺服電機轉速控制系統。

本實用新型的技術解決方案：一種基于模糊自適應PID控制器的伺服電機轉速控制系統，包含伺服電機和驅動伺服電機運動的驅動電路，其特征是，包括依次設置的位置模糊自適應PID控制器、速度模糊自適應PID控制器和電流模糊自適應PID控制器，

由第一比較電路將伺服電機輸出的位置信號與給定位置信號進行比較，并將比較結果作為所述位置模糊自適應PID控制器的輸入信號，

由第二比較電路將所述位置模糊自適應PID控制器的輸出信號與伺服電機的速度信號進行比較，并將比較結果作為所述速度模糊自適應PID控制器的輸入信號，

由第三比較電路將所述速度模糊自適應PID控制器的輸出信號與所述驅動電路的輸出信號進行比較，并將比較結果作為所述電流模糊自適應PID控制器的輸入信號，

所述電流模糊自適應PID控制器的輸出信號輸入所述驅動電路。

伺服電機輸出的位置信號經一微分電路轉換為伺服電機的速度信號，反饋輸入至所述第二比較電路。

通過模糊控制規則和模糊推理確定模糊推理規則表，設置所述位置模糊自適應PID控制器、速度模糊自適應PID控制器和電流模糊自適應PID控制器中的比例、微分和積分三個參數的模糊推理規則表后，通過模糊推理規則表設置位置模糊自適應PID控制器、速度模糊自適應PID控制器和電流模糊自適應PID控制器中的控制參數。

本實用新型所達到的有益效果：

本實用新型的基于模糊自適應PID控制器的伺服電機轉速控制系統將模糊控制與傳統的PID?控制相結合，用于對伺服電機轉速進行控制，系統響應速度快，超調量明顯減少，在線參數自整定能力強，具有較好的抗干擾性，可獲得較好的動態特性，具有較強的自適應能力。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

如圖1所示，本實用新型的基于模糊自適應PID控制器的伺服電機轉速控制系統包括位置模糊自適應PID調節器、速度模糊自適應PID控制器、電流模糊自適應PID控制器、驅動電路、伺服電機和微分電路。其中，第一比較電路輸出端和位置模糊自適應PID控制器輸入端相接，位置模糊自適應PID控制器輸出端和第二比較電路輸入端相接，第二比較電路輸出端和速度模糊自適應PID調節器電路輸入端相接，速度模糊自適應PID調節器電路輸出端和第三比較電路輸入端相接，第三比較電路輸出端和電流模糊自適應PID控制器輸入端相接，電流模糊自適應PID控制器輸出端和驅動電路輸入端相接，驅動電路輸出端反饋輸入至與第三比較電路的反饋輸入端相接，驅動電路的輸出端同時和伺服電機輸入端相接，用于驅動伺服電機運行。

同時，采集伺服電機的位置信號反饋輸入至第一比較電路的反饋輸入端，由第一比較電路將給定位置信號與采集的伺服電機的位置信號進行比較，并由第一比較電路輸出端將比較信號輸出至位置模糊自適應PID調節器。