[發明專利]一種模糊控制的直流電機調速方法

在審

• 申請號: 201310621562.3
• 申請日: 2013-11-30
• 公開（公告）號: CN103618486A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 毛相峰;杜世民;葉秀成
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司平頂山供電公司
• 主分類號: H02P7/00
• 分類號: H02P7/00
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 季發軍

技術領域

本發明涉及電機調速技術領域，尤其涉及一種模糊控制的直流電機調速方法。

背景技術

早期的直流電動機調速控制是以模擬電路為基礎，硬件復雜、功能單一、系統不靈活，隨著PLC技術的快速發展，越來越多的用戶采用軟件實現的PID算法來調速，這種算法雖然性能可靠，結構簡單，但無法克服負載參數大范圍變化和非線性因素對系統造成的影響，所以也逐漸難以滿足控制要求。如果要完善PID算法，就需要借助功能模塊，由此也帶來技術行對封閉、靈活性缺乏，通用性差、成本增加等一系列缺點。

模糊控制是控制理論發展的高級階段，模糊控制系統具有自學習、自適應、自組織功能等，能夠解決模型不確定性問題、非線性控制問題以及其他較復雜的問題。模糊控制不依賴于被控對象精確的數學模型，對系統動態響應有較好的魯棒性，但難以消除系統穩態誤差，而PID控制方法可以很好地解決這一不足，若將兩者結合起來，系統就能同時兼有兩種方法的優點。

發明內容

本發明的目的是提供一種模糊控制的直流電機調速方法，它主要以PLC控制器為基礎，實現以模糊控制算法替代單一的PID算法計算調速參數，并控制外接控制裝置實現電機調速，適于在大范圍內平滑調速，可以節約人力資源和降低系統成本，從而有效的提高工作效率。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：一種模糊控制的直流電機調速方法,包括如下步驟：

1)????以直流電機、電機驅動器、PLC控制器為核心建立直流電機調速系統；

2)????采集直流電機的轉速信號，經電機驅動器傳輸給PLC控制器，作為PLC的輸入信號；

3)????PLC根據所設定的輸入和反饋信號,計算實際位置和理論位置的偏差e以及當前的偏差變化e^’，并將參變量e與e^’送入PLC模糊控制器；

4)????模糊控制器將e和e^’作為量化參數因子，經模糊控制規則動態處理變為模糊控制量，再經量化設定因子U_p、U_i、U_d將其精確化，便可得到PID控制器的控制參量△K_p、△K_i和△K_d，其中，模糊動態控制規則和量化因子既可以根據經驗對PLC進行自主設定，也可以利用PLC計算機在線查詢離散論域控制表；

5)????將模糊控制器計算得出的控制參量△K_p、△K_i和△K_d，引入常規PID調節器作為修正值，得出PID控制值K_p、K_i、K_d，進而將控制值引入回路，得到PLC輸出值；

6)????PLC輸出值進入電機驅動器，得到PWM輸出，并將過調速電位器用脈寬調制PWM產生可調的直流平均電壓，實現直流電機轉速的模糊控制。

所述直流電機調速系統包括順次連接的直流電機裝置、電機驅動器裝置和PLC控制器裝置，相鄰裝置間連接雙向信號傳輸通道，所述直流電機對電機驅動器的輸出通道連接轉速傳感器、輸入通道連接調速電位器。

本發明提供了一種模糊PID控制方法，該方法是用模糊控制來確定PID參數的，也就是根據系統偏差e和偏差變化率e^’，用模糊控制規則在線對PID參數進行修改。其思想是先找出PID各個參數與偏差e和偏差變化率e^’之間的模糊關系，在運行中通過不斷檢測e和e^’，在根據模糊控制原理來對各個參數進行在線修改，以滿足在不同e和e^‘時對控制參數的不同要求，使控制對象具有良好的動、靜態性能。

模糊控制器的量化因子只是一種微調。從調試步驟看，往往先看量化因子，對于簡單的系統，通常只要改變量化因子即可達到基本的控制要求，對于較復雜的控制系統，既要調節量化因子還要調節比例因子，達到共同控制系統的目的。

在直流電機運行過程中，系統將轉速信號作為PLC的輸入信號，PLC根據輸出和設定值進行模糊控制計算，得到輸出，產生PWM輸出到電機驅動器，電機驅動器用脈寬調制PWM產生可調的直流平均電壓，實現直流電機轉速的模糊控制，使電動機有良好的起動、制動性能，穩定性也得到加強。

附圖說明

圖1是本發明電機調速系統結構示意圖。

圖2是傳統單一PID調節系統原理圖。

圖3是本發明模糊控制型PID調節系統原理圖。