[發明專利]一種基于模糊控制的光纖電流互感器閉環控制系統的設計方法

在審

• 申請號: 202110467102.4
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113311696A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 王國臣;何雪銘;高偉;何中原;趙博;趙玉欣;王永光;于飛;張亞;徐定杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種基于模糊控制的光纖電流互感器閉環控制系統的設計方法，其特征在于，所述設計方法包括以下步驟：

步驟1：根據光纖電流互感器閉環控制系統結構參數確定模糊PID控制器初始化參數值；

步驟2：根據模糊PID控制器初始化參數值，建立模糊控制規則表；

步驟3：對步驟2的模糊控制規則表，去模糊化，得到參數可隨外界環境變化的PID控制器。

2.根據權利要求1所述一種基于模糊控制的光纖電流互感器閉環控制系統的設計方法，其特征在于，所述步驟1的初始化參數值具體為輸入量的模糊集合和隸屬函數、輸出量的模糊集合和隸屬函數。

3.根據權利要求1所述一種基于模糊控制的光纖電流互感器閉環控制系統的設計方法，其特征在于，所述步驟1具體為，設e(k)、ec(k)分別為第k個解調周期內的解調電流差值和解調電流差值變化率，根據e(k)、ec(k)的模糊量化值經模糊推理可得本解調周期內的控制參數調整量ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d；輸出調整后的PID控制參數K_p、K_i、K_d；具體的模糊控制輸出參數計算方法為：

式中，K_p0、K_i0、K_d0為PID控制器初始化參數值；式(1)中各參數的模糊子集均為{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，分別劃分為負大量NB，負中量NM，負小量NS，零ZO，正小量PS，正中量PM，正大量PB這7個量化等級。

4.根據權利要求3所述一種基于模糊控制的光纖電流互感器閉環控制系統的設計方法，其特征在于，設置輸出PID控制參量的隸屬函數為三角型，其函數表達式為：

輸入量的隸屬函數為高斯型，其函數表達式為：

μ(x)＝exp{-[(x-a)/b]²} (3)。

5.根據權利要求1所述一種基于模糊控制的光纖電流互感器閉環控制系統的設計方法，其特征在于，所述步驟2根據光纖電流互感器閉環控制系統結構參數，分別將輸入輸出的所有組合參數輸入至FPGA上的模糊控制器模型中，獲得模糊控制規則表。

6.根據權利要求1所述一種基于模糊控制的光纖電流互感器閉環控制系統的設計方法，其特征在于，所述步驟2在對輸入量e和ec進行模糊量化后，還需根據相應規則庫進行模糊推理，即根據輸入模糊量化值推理出系統輸出控制參量調整值ΔK_p、ΔK_i、ΔK_d，最終輸出本解調周期的PID控制參數K_p、K_i、K_d。模糊推理過程基于系統長期調試和運行經驗所建立的模糊規則。

7.根據權利要求1所述一種基于模糊控制的光纖電流互感器閉環控制系統的設計方法，其特征在于，所述步驟2中的去模糊化具體為，采用重心法將推理得到的模糊化控制參數轉化為準確的控制參數；具體的重心法計算公式為：

式(4)中，輸出U₀為去模糊化后得到的準確控制參數；μ(U_i)為U_i的隸屬度值。