基于模糊PID控制的多电机同步控制研究
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基于遗传算法的同步发电机模糊PID励磁控制器研究
２ 同步发电机自动励磁控制系统Ｉ Ｉ
关键词 ： 遗传算法 模糊控制 ＰＤ Ｉ 控制 励磁控制
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｄｅ ｅ ｏ ｉ ｇ ｆｏ ａ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ａ Ｉ ｖ ｌ ｐ ｎ ｒ ｍ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｌＰ Ｄ
同步发电机 自动励磁控制系统有 以下部分组 成： 同步发电机、 励磁调节器、 电压测量 比较单元、 综合放大单元、 功率单元等 。 各部分传递函数为： 发 电机 ： Ｇ ＝ Ｇ （）： ｏ ＝ Ｋ
（ Ｅ， Ｅ 和 比例 因子（ ｕ 、 ｕ、ｕ ） Ｋ Ｋ Ｃ） Ｋ ｐ Ｋ ｉ ｄ 的大 小 ， Ｋ 最
ｃ ｎ ｒ ｌ Ｅｘ ｉ ｔｏ ｏ ｔ ｌ ｏ ｔｏ ｌ ｃｔ ｉｎｃ ｎｒ ａ ｏ
其 中： 一发 电机放大系数； ‰
ｄ 时 间常 数 。 ０ 一
电 压测量比较单元： Ｒ ） 而 Ｒ Ｇ（ ＝ Ｋ
其 中： 凰一 电压测量 比较单元放大倍数； 时 间 常数 。
一
ｌ 引言
维普资讯
粥
理 论与 设计
数如 图２ 图３ 示 。 和 所
参 数 ＫＰＫＩＫ 的变 化 量△ ｐＡ 、 Ｋ 。 、 、Ｄ Ｋ 、 Ｋｉ ｄ它首 先进 Ａ
行模糊化计算 ， 然后按模糊控制规则进行逻辑推 理和判决， 得到输 出变量△ 、 Ｋ、 。 Ａｉ 本文采用 遗传算法优化的可调因子的模糊ＰＤ励磁控制器 Ｉ 结构 图见 图１ 是根 据Ｅ ， 和ＥＣ来调 整量化 因子
了 良好 控 制 效 果 。 随 着 电 力 系 统 的 发 展 ， 统 但 传 ＰＤ励 磁 控制 器 己不 能满 足 要求 。 Ｉ
功率单元 ： ｚ ） Ｇ（ ＝ 其 中： ＿功率单元放大倍数 ；
死一 时 间常数 。
基于模糊PID的永磁同步电机矢量控制仿真
基 于模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ 的永磁 同步 电机 矢量 控 制 仿真
李爱平 ，邓海洋 ， 徐 立云
（ 同济大学 机械与能源工程学院 ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ）
摘 要：基于传统固定增益 Ｐ Ｉ Ｄ（ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ—Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｌ —Ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ） 的永 磁同步电机矢 量控制 系统 ， 存在着 响应速 度不快 、 稳态性能较差 、 转矩脉动较大 的缺 陷． 针对这一问题 ， 利用具有参 数 自整定 功能的模糊 Ｐ Ｉ Ｄ控制器对 矢 量控制 系统进行 改进 ， 并在 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ 环境下建立 了系统仿真模 型 ． 仿 真结 果表 明： 模糊 Ｐ Ｉ Ｄ控 制器可 显 著提高系统鲁 棒性 ， 很好地满足 了永磁 同步 电机 （ Ｐ ＭＳ Ｍ） 高精度 、 快 响应 的控制要求 ．
ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ． Ｂｙ ａ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ ＰＩ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｅｌ ｓ ｆ — ｔ ｕ ｎ ｉ ｎ ｇ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ＰＩ Ｄ（ Ｐｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ １ ． Ｄｅ ｒ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ） ， ｓ ｕ ｃ ｈ ｗｅ ａ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ａ ｓ ｓ ｌ ｏ ｗ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｅ， ｓ
Ｕ Ａ — ｐ ｉ ｎ ｇ，ＤＥ ＮＧ Ｈａ ｉ 一 ，ＸＵ Ｌ ｉ － ｙ ｕ ｎ
电子轴凹印系统的变论域模糊PID控制研究
电气传动2019年第49卷第12期摘要：针对电子轴凹印系统中各电机之间的同步控制问题，提出了一种变论域模糊PID 控制算法。
通过分析印刷过程中多电机同步的特点，将变论域思想与模糊PID 控制相结合，设计了变论域模糊PID 控制器。
在Matlab/Simulink 环境下对模糊PID 控制和变论域模糊PID 控制进行了仿真对比，并且搭建运动控制平台进行物理实验。
结果表明，相比于模糊PID 控制，变论域模糊PID 控制响应速度快、抗干扰能力强，适用于多电机之间的同步协调控制。
关键词：电子轴凹印机；多电机同步；变论域模糊PID 中图分类号：TP273+.4文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd18983Research on Variable Universe Fuzzy PID Control of Electronic Shaft Driving Gravure Printing SystemHUANG Mengtao ，LI Ping（College of Electrical and Control Engineering ，Xi ’an University of Science and Technology ，Xi ’an 710054，Shaanxi ，China ）Abstract:For the problem of multi -motor synchronization control in electronic shaft driving gravure printingsystem ，an improved variable universe fuzzy PID control algorithm was proposed.According to the characteristics of theelectronic gravure printing system ，combined the idea of variable universe with the fuzzy PID control ，a variable universe fuzzy PID controller was designed.Then ，modeling and simulation were conducted for the variable universe fuzzy PID control and fuzzy PID control in Matlab/Simulink ，and a motion control platform for physical experiments wasbuilt.The results improve that compared with fuzzy PID control ，variable universe fuzzy PID control has the advantagesof fast response and strong anti -interference ability ，which can realize synchronous and coordinated control between multiple motors.Key words:electronic shaft gravure printing machine ；multi -motor synchronization ；variable universe fuzzy PID电子轴凹印系统的变论域模糊PID 控制研究黄梦涛，李平（西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安710054）作者简介：黄梦涛（1965-），女，博士，教授，Email ：656228336@凹印具有墨层厚实、颜色鲜艳、饱和度佳和印品质量稳定等众多优点，被广泛应用于软包装、烟包等印刷领域。
电机同步传动自适应模糊PID控制算法研究
ｔ ｏ ｇ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎｄ ａ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｐ ｒａ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｈｅ ｔ ｒ ｅ ａ ｌ — ｔ ｉ ｍｅ ｃ ｈ ｒａ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｂ ｉ ｅ ｃ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｈａ ｔ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｅ ｒ
Ａｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ Ｐ Ｉ Ｄ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｉ ｎ Ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ Ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ Ｄｒ ｉ ｖ ｅ ＧＵ０ Ｃｈ ａ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ａｎ ｈ ｕ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ６ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｎ ｏ ｎ ． ａ ｘ ｉ ｓ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ＡＣ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ＡＣ ａ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｏ ｎ ｒ ｔ ｏ ｌ ｉ ｓ
c 多电机同步算法
c 多电机同步算法
多电机同步算法是一种控制多个电机协同工作的技术。
在实际应用中，多电机同步算法主要用于确保多个电机在不同速度、不同转向的情况下，能够协同工作，实现精确的位置和速度控制。
以下是一些常见的多电机同步算法：
1.基于PID控制的同步算法：通过调整PID参数，实现对多个电机的速度和位置控制，使各电机能够协同工作。
2.基于矢量控制（场导向控制，Field-Oriented Control，FOC）的同步算法：通过将电机的磁场和转矩分别控制，实现对多个电机的精确控制。
3.基于直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）的同步算法：通过直接控制电机的转矩和磁场，实现对多个电机的快速、精确控制。
4.基于模型预测控制的同步算法：通过预测电机未来的状态，制定控制策略，实现对多个电机的优化控制。
5.基于模糊逻辑控制的同步算法：通过模糊规则，实现对多个电机的实时、灵活控制。
6.基于神经网络控制的同步算法：通过训练神经网络，实现对多个电机的自适应、高性能控制。
在实际应用中，根据不同的场景和需求，可以选择合适的同步算法。
需要注意的是，多电机同步算法的设计和实现需要考虑电机的特性、控制器的性能以及系统的稳定性等因素。
基于模糊PI的永磁同步电机矢量控制算法
79智慧工厂│SMART FACTORY│基于模糊PI的永磁同步电机矢量控制算法A Fuzzy Predictive Control Algorithm in the Permanent Magnet Synchronous Motor Vector Control• 南京铁道职业技术学院 杨飏 Yang Yang 顾建凯 Gu Jiankai摘 要：在永磁同步电机的矢量控制中，速度环和电流环存在动态响应不足、PI参数难以调整等问题。
通过对模糊PI算法深入研究，本文设计了一种模糊PI控制器，取代了传统的速度环PI控制器，仿真结果表明，采用模糊PI控制器的永磁同步电机调速响应更快，同时具备更好的动静态性能和抗干扰能力，体现该方案的可行性和正确性。
关键词：永磁同步电机 矢量控制 模糊PIAbstract：In the vector control of permanent magnet synchronous motor, the velocity loopand the current loop have insufficient dynamic response, PI parameter is difficult to adjustand so on. In this paper, a fuzzy PI controller is designed to replace the traditional speed loopPI controller. The simulation results show that the permanent magnet synchronous motorwith fuzzy PI controller is faster and has a faster response speed. Better dynamic and staticperformance and anti-interference ability, to mention the feasibility and correctness of theprogram.Key words：PMSM Vector Control Fuzzy Control【中图分类号】TP273+.4【文献标识码】A 文章编号1606-5123（2017）04-0079-031 引言随着磁性材料以及电力电子技术的发展，永磁同步电机广泛的被使用在各种传动设备中。
基于模糊PID控制的多电机同步控制研究
用数据库是十分必要的。
S Q L数据库在数据存储和分析上已经具备相当完备的功能,对数据进行管理最好的方法就是使用数据库,今后数据库在数据存储方面也将起更大作用,其运用也会更广泛。
2 结语基于以上的介绍,现在对三种数据存储方式的适用范围作一个简单的归纳:1)运用V B中控件M S F l e x G r i d的存储方式。
在存储数据数量较少时,其操作方便快捷、显示简单明了,故常运用于一些要求不高的场合,且运用广泛。
2)运用V B操作E x c e l的存储方式。
E x c e l表格能存储和分析产品各项参数,由V B A程序可以实现对不合格量的数据统计,查看产品质量的合格率,从而提高工作效率。
E x c e l表格以其操作简捷方便,涉及内容全面,有着广泛的运用。
3)运用V B操作S Q L数据库的存储方式,这是目前最完备的数据存储手段之一。
S Q L数据库具有良好的查询和更新方法,能实现多重备份和受损修复,也更有安全性,同时它具有海量的存储能力,比较适合参数数量庞大的存储数据,真正实现多而不乱,查而不烦。
◆参考文献[1]宋广群,姚成.V B程序设计[M].中国科学技术大学出版社,2006.[2]李政,梁海英,李昊.V A B应用基础与实例教程[M].国防工业出版社,2005.[3]李丹,赵占坤等.S Q LS e r v e r2000数据库管理与开发实用教程[M].机械工业出版社,2005.[4]王洪香.利用V B6.0存储和显示S O LS e r v e r数据库中的图像数据[J].办公自动化,2006,(9):27-29.[5]A n d m x ST a n e n b a u m.计算机网络(第3版)[M].北京:清华大学出版社,2000.作者简介:吴军(1983-),男,合肥工业大学仪器科学与光电工程学院在读研究生,研究方向为测试计量技术及仪器。
收稿日期:2008-06-18(8314)文章编号:1671-1041(2009)01-0021-03基于模糊P I D控制的多电机同步控制研究万鹏飞,王 莉(中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410075)摘要:本文介绍了几种常用的同步控制策略并对比其控制性能,选取基于补偿原理的同步方式做为研究对象,采用模糊控制与传统P I D控制相结合的方法设计补偿器。
基于模糊自适应PID的永磁同步电动机启动研究
科 技 论坛 Ｉ １ ；
科 黑江 技信总 —龙— — —
基 于模 糊 自适应 Ｐ Ｄ 的永磁 同步 电动机 Ｉ 启 动研 究
李 若 霆
（ 尔滨 理 工 大 学 ， 龙 江 哈 尔滨 １０ （ ） 哈 黑 ５ ０） １
摘 要： 永磁 同步电动机 的启动过程控制对 电机 实现平稳快速启动有着重要 的意义 ， 介绍 了一种基于模糊 自适应 ＰＤ控制 策略 的永磁 同步 电 Ｉ 动机启动控制策略 ， 并进行 了仿真研 究， 验证 了这种控制策略的有效性。 关键词： 永磁 同步电动机 ； 启动 ； 模糊 自适应 ＰＤ Ｉ
静态 性 能 。
图 １速 度 给 定 曲 线
图 ２ 转 速 响应 仿 真 曲线
人 员 的技 术 知 识 和 实 际 操作 经验 ，建 立 合 适 的 变 频 启 动 的效 果 。
模糊规则表 ， 到针对 ｋ ，ｉｋＩ 三 得 ｐ ｋ，ｒ二 个参数分别 整定 的模 糊 控 制 规 则 表 。 ４ 分 段 模 糊 自适 应 ＰＤ控 制 策 略 Ｉ 虽 然 模 糊 自适应 ＰＤ控 制 能在 控 制 过 程 中 Ｉ 对 ＰＤ参 数 实 现 实 时 整 定 和 优 化 ，但 是 由于 其 Ｉ 整定过程要以初始 ＰＤ参数 为基础 ，并存在一 Ｉ 定 的整定范围 ，存整个控制过程并不能完全满 足系统所有状态下对控制精度 和响应速度的要 求 ，所 以有 必 要 对 经 典 的模 糊 自适 应 ＰＤ控 制 Ｉ 策 略 进 行 优 化 ， 分 发挥 模 糊 控 制 策 略 的 优 势 ， 充 实 现 响 应 速 度 快 ， 制精 度 高 的控 制 目标 。 控 基 于 以 上 理 由 ，提 出 一种 分 段 式 的 模 糊 自 适应 ＰＤ控制策略 ， １ 其控制思想是 ： 因为系统的 偏 差 可 以直 接 反 映 系 统 当前 状 态 ，所 以根 据 系 统偏差 的大小进行 ＰＤ参数 的分段整定 。以电 Ｉ 机起 动过程为例 ， 启 动初期 ， 统偏差很 大 ， 在 系 此时 ｋ，． ｐｋ的取值都应很小 ， 避免控制器输 出过 大对 电机造成冲击 ； 当系统偏差逐渐减小时 ｋ、 ｋ 的取值应相应的增 大 ， 以保持控制器输出 ， 当 电机 进 入 稳 态 后 由 于 此 时 系统 偏 差 很 小 ，此 时 需 要 进 一步 增 加 ｋ …ｋ的 取 值 ， 高 系 统 的 鲁 棒 提
科 黑江 技信总 —龙— — —
基 于模 糊 自适应 Ｐ Ｄ 的永磁 同步 电动机 Ｉ 启 动研 究
李 若 霆
（ 尔滨 理 工 大 学 ， 龙 江 哈 尔滨 １０ （ ） 哈 黑 ５ ０） １
摘 要： 永磁 同步电动机 的启动过程控制对 电机 实现平稳快速启动有着重要 的意义 ， 介绍 了一种基于模糊 自适应 ＰＤ控制 策略 的永磁 同步 电 Ｉ 动机启动控制策略 ， 并进行 了仿真研 究， 验证 了这种控制策略的有效性。 关键词： 永磁 同步电动机 ； 启动 ； 模糊 自适应 ＰＤ Ｉ
静态 性 能 。
图 １速 度 给 定 曲 线
图 ２ 转 速 响应 仿 真 曲线
人 员 的技 术 知 识 和 实 际 操作 经验 ，建 立 合 适 的 变 频 启 动 的效 果 。
模糊规则表 ， 到针对 ｋ ，ｉｋＩ 三 得 ｐ ｋ，ｒ二 个参数分别 整定 的模 糊 控 制 规 则 表 。 ４ 分 段 模 糊 自适 应 ＰＤ控 制 策 略 Ｉ 虽 然 模 糊 自适应 ＰＤ控 制 能在 控 制 过 程 中 Ｉ 对 ＰＤ参 数 实 现 实 时 整 定 和 优 化 ，但 是 由于 其 Ｉ 整定过程要以初始 ＰＤ参数 为基础 ，并存在一 Ｉ 定 的整定范围 ，存整个控制过程并不能完全满 足系统所有状态下对控制精度 和响应速度的要 求 ，所 以有 必 要 对 经 典 的模 糊 自适 应 ＰＤ控 制 Ｉ 策 略 进 行 优 化 ， 分 发挥 模 糊 控 制 策 略 的 优 势 ， 充 实 现 响 应 速 度 快 ， 制精 度 高 的控 制 目标 。 控 基 于 以 上 理 由 ，提 出 一种 分 段 式 的 模 糊 自 适应 ＰＤ控制策略 ， １ 其控制思想是 ： 因为系统的 偏 差 可 以直 接 反 映 系 统 当前 状 态 ，所 以根 据 系 统偏差 的大小进行 ＰＤ参数 的分段整定 。以电 Ｉ 机起 动过程为例 ， 启 动初期 ， 统偏差很 大 ， 在 系 此时 ｋ，． ｐｋ的取值都应很小 ， 避免控制器输 出过 大对 电机造成冲击 ； 当系统偏差逐渐减小时 ｋ、 ｋ 的取值应相应的增 大 ， 以保持控制器输出 ， 当 电机 进 入 稳 态 后 由 于 此 时 系统 偏 差 很 小 ，此 时 需 要 进 一步 增 加 ｋ …ｋ的 取 值 ， 高 系 统 的 鲁 棒 提
基于自适应模糊PID的钢板横剪生产线多电机同步控制系统设计
电机采用 同一电压给定 ，每台 电机采用转速、电流双 闭环调速控制方式 ，转速环采用自适应模 糊ＰＩ Ｄ 控制的同步控制策略。仿真研究表明 ，这 种方案鲁棒性、快速性优 良，动态过程超调小 、 同步误差小 ，实 际调试能够理想地实现生产工艺对钢板横剪生产线 高精度同步控制的要求。 关键词 ：同步传 动控制 ；模糊控制 ；Ｐ Ｉ Ｄ 控制 中图分类号 ：Ｔ Ｐ２ ７ ３ ＋． ４ 文献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ ９ —０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ （ 上） －０ ０ ５ ０ —０ ４
调 节器 一般 都采 用 比例积 分（ Ｐ Ｉ ） 调节 器 。这种 调节 器 具 有 结 构 简 单 ，可 靠 性 强 ，抗扰 性 好 ，稳 态 精 度高 等 优 点 。但 采 用 Ｐ Ｉ 调 节器 的双 闭环 调 速 系统 必然 有 超 调现 象发 生 Ｉ 。文 献 【 ３ 】中提 出 了一种 在 速 度 调 节 器 上 引入 转 速 微 分 负 反馈 的 方法 ，它 可 以抑 制 甚 至 消除 转 速 超 调 ，降 低 由负载 扰 动 引起 的动 态 速 降 ，但 过 强 的 微 分 负 反馈 会 使 系统 的响 应 变缓 。 为 解 决这 一 问题 ，将 参数 自适 应模 糊Ｐ Ｉ Ｄ控 制 方法 用 于 多 电机 同步 传 动 系统 。模 糊 控制 方 法 的
步 协 调 控 制 是 制 造 与 生 产 过 程 中 重 要 的 控 制 技
术， 同步控 制 问题 解决 的好 坏直 接 影 响系统 的可靠 性 、控 制 精 度 、生 产效 率 及 产 品质量 。 因 此 ， 多 电机 同步 协 调 控 制一 直 是 人 们 不 懈研 究 的技 术 课 题之 一 ，具 有非常 重要 的现 实意义 。
调 节器 一般 都采 用 比例积 分（ Ｐ Ｉ ） 调节 器 。这种 调节 器 具 有 结 构 简 单 ，可 靠 性 强 ，抗扰 性 好 ，稳 态 精 度高 等 优 点 。但 采 用 Ｐ Ｉ 调 节器 的双 闭环 调 速 系统 必然 有 超 调现 象发 生 Ｉ 。文 献 【 ３ 】中提 出 了一种 在 速 度 调 节 器 上 引入 转 速 微 分 负 反馈 的 方法 ，它 可 以抑 制 甚 至 消除 转 速 超 调 ，降 低 由负载 扰 动 引起 的动 态 速 降 ，但 过 强 的 微 分 负 反馈 会 使 系统 的响 应 变缓 。 为 解 决这 一 问题 ，将 参数 自适 应模 糊Ｐ Ｉ Ｄ控 制 方法 用 于 多 电机 同步 传 动 系统 。模 糊 控制 方 法 的
步 协 调 控 制 是 制 造 与 生 产 过 程 中 重 要 的 控 制 技
术， 同步控 制 问题 解决 的好 坏直 接 影 响系统 的可靠 性 、控 制 精 度 、生 产效 率 及 产 品质量 。 因 此 ， 多 电机 同步 协 调 控 制一 直 是 人 们 不 懈研 究 的技 术 课 题之 一 ，具 有非常 重要 的现 实意义 。
基于模糊PID控制的永磁同步电动机控制系统设计与仿真分析
基于模糊PID控制的永磁同步电动机控制系统设计与仿真分析1 引言永磁同步电机(PMSM)具有强耦合、参数时变、非线性等特点，且系统运行时受到不同程度的干扰，因此很难满足现代工业对高性能PMSM伺服系统的控制要求，尤其在精度、可靠性等性能上。
PMSM伺服系统是一个包含电流(转矩)环、速度环和位置环的三闭环控制系统。
采用矢量控制可改善系统内部电流(转矩)环的性能囝。
位置环和速度环实现系统的精确定位和对输入信号的快速跟踪。
速度控制器研究较多的控制策略有神经网络控制、滑模变结构控制、多种控制策略的复合控制等。
其算法都比较复杂，不利于电机数字化控制的实时性。
模糊控制采用以系统误差和误差变化为输入语句变量的二维模糊控制器结构形式，能够处理受控对象的不确定特性，具有实现方法简易、运算快速、实时性强等特点，系统能够获得良好的动态特性．但静态特性不能令人满意。
将模糊控制与PID控制相结合，设计模糊PID速度控制器，使系统既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有PID控制精度高的特点。
系统仿真及实验结果表明该控制策略具有良好的控制效果。
2 模糊PID控制器的设计2.1 控制器结构设计应用于速度环的模糊PID控制器采用广泛应用的二维模糊控制器，其一个输入变量是电机输出转速反馈值与给定转速间的误差E。
另一个输入变量是转速误差的变化率EC，即单位时间内转速误差的差值。
输出端设计为多输出，由于模糊PID控制器是在传统PID 控制的基础上加入了模糊控制，故只需在传统PID调节参数的基础上稍作修正即可，于是取传统PID控制器的3个参数P，I，D的修正值△Kp，△Ki；△Kd作为模糊控制器的输出。
2.2 确定隶属度函数记E，EC，△Kp，△Ki，△Kd的模糊变量为e，ec，kp，ki，kdo如模糊子集为(NB(负大)，NM(负中)，NS(负小)，ZO(零)，PS(正小)，PM(正中)，PB(正大)}。
选择输入量e，ec隶属度函数为高斯型。
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用数据库是十分必要的。
S Q L数据库在数据存储和分析上已经具备相当完备的功能,对数据进行管理最好的方法就是使用数据库,今后数据库在数据存储方面也将起更大作用,其运用也会更广泛。
2 结语基于以上的介绍,现在对三种数据存储方式的适用范围作一个简单的归纳:1)运用V B中控件M S F l e x G r i d的存储方式。
在存储数据数量较少时,其操作方便快捷、显示简单明了,故常运用于一些要求不高的场合,且运用广泛。
2)运用V B操作E x c e l的存储方式。
E x c e l表格能存储和分析产品各项参数,由V B A程序可以实现对不合格量的数据统计,查看产品质量的合格率,从而提高工作效率。
E x c e l表格以其操作简捷方便,涉及内容全面,有着广泛的运用。
3)运用V B操作S Q L数据库的存储方式,这是目前最完备的数据存储手段之一。
S Q L数据库具有良好的查询和更新方法,能实现多重备份和受损修复,也更有安全性,同时它具有海量的存储能力,比较适合参数数量庞大的存储数据,真正实现多而不乱,查而不烦。
◆参考文献[1]宋广群,姚成.V B程序设计[M].中国科学技术大学出版社,2006.[2]李政,梁海英,李昊.V A B应用基础与实例教程[M].国防工业出版社,2005.[3]李丹,赵占坤等.S Q LS e r v e r2000数据库管理与开发实用教程[M].机械工业出版社,2005.[4]王洪香.利用V B6.0存储和显示S O LS e r v e r数据库中的图像数据[J].办公自动化,2006,(9):27-29.[5]A n d m x ST a n e n b a u m.计算机网络(第3版)[M].北京:清华大学出版社,2000.作者简介:吴军(1983-),男,合肥工业大学仪器科学与光电工程学院在读研究生,研究方向为测试计量技术及仪器。
收稿日期:2008-06-18(8314)文章编号:1671-1041(2009)01-0021-03基于模糊P I D控制的多电机同步控制研究万鹏飞,王 莉(中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410075)摘要:本文介绍了几种常用的同步控制策略并对比其控制性能,选取基于补偿原理的同步方式做为研究对象,采用模糊控制与传统P I D控制相结合的方法设计补偿器。
仿真实验结果表明,这种方案鲁棒性、快速性优良、动态过程同步误差小,能够较好地满足被控对象对高精度同步控制的要求。
关键字:模糊控制;P I D控制;同步控制;补偿原理中图分类号:T P271+.4 文献标识码:AT h e r e s e a r c ho f m u l t i-m o t o r s y n c h r o n i z a t i o nc o n t r o l b a s e do nf u z z y-P I Dc o n t r o lWA N P e n g-f e i,WA N G L i(S c h o o l o f I n f o r ma t i o nS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,C e n t r a l S o u t hU n i v e r s i t y,C h a n g s h a410075,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h i s p a p e r,s o m ek i n d ss y n c h r o n i z a t i o nc o n t r o l m e t h o d s w i l l b ei n t r o d u c e da n dc o m p a r e db y t h ec o n t r o l p r o p e r t i e s.T h eme t h-o db a s e dc o m p e n s a t i o np r i n c i p l ew i l l b es e l e c t e d a s t h er e s e a r c ho b-j e c t.Me a n w h i l e,F u z z yP I Dc o n t r o l m e t h o di sp r o p o s e dt od e s i g n t h e c o mp e n s a t i o nd e v i c e.T h e s i mu l a t i o n r e s u l t si n d i c a t et h a t t h ep r o-p o s e dm e t h o dh a ss t o n gn o i s ei m mu n i t ya n dr o b u s t n e s sa n dt h er a-p i d i t yi sg o o da n dd y n a m i c a l s y n c h r o n o u s e r r o r i s l o w.S ot h i s c o n t r o l me t h o dc a n s a t i s f yt h ed e m a n d s o f t h e c o n t r o l l e ds u b j e c t f o r t h eh i g h p r e c i s i o na p p l i c a t i o s.K e y w o r d s:f u z z yc o n t r o l;P I D c o n t r o l;s y n c h r o n i z a t i o nc o n t r o l;c o m-p e n s a t i o np r i n c i p l e0 引言由于近代电力电子技术、微电子、控制理论、计算机技术以及传感器技术的发展,均为交流传动控制提供了广阔的前景,为设计出高精度、快速响应的交流传动系统奠定了基础,同时也使多电机协调控制研究成为可能。
一般来说,同步关系是各受控量应满足某种线性或非线性的函数关系[1]:f(y1,y2,…,yn)=c常用的比例关系:u1y1=u2y2=…=unyn当比例系数ui=1时,也即为最简单的同步关系。
在这种传动系统中,目前存在的同步控制技术包括等状态控制、主从控制等[2]。
许多科学工作者把鲁棒控制,变结构控制,模型参考自适应控制,神经网络与遗传算法等现代控制理论的控制方法应用到多电机协调控制中,取得了很好的效果。
1 多电机同步控制策略1.1 主从控制这种控制结构以前一台电机的转速输出作为下一台的速度给定,电机之间的速度同步比例关系由同步系数决定[3]。
在这种控制下负载或者速度参考指令的变化都会对从轴产生影响,但是从轴的负载扰动和转速的变化对主轴不会产生影响,从而在启动停止和负载扰动的情况下造成较大的同步误差;1.2 等状态控制目前多电机的同步控制多采用等状态控制结构。
各轴的控制器采用同一给定的速度参考指令。
各轴之间的速度协调关系由同步系数决定。
这种控制结构线路简单,容易实现,且着重系统跟踪性能,启动时不存在滞后问题,跟随性能好。
文献[4]在等状态基础上提出了交叉耦合控制策略,将两轴的同步误差通过耦合系数K1,K2分别引入到两轴的控制器中,对同步误差进行补偿,控制结构图如图1所示。
这在一定程度上改善了同步性能。
但是,由于耦合系数选择的好坏对同步性能的影响至关重要,而在工程中,很难将耦合系数调整到最佳值。
若耦合系数过小,则难以消除同步误差;若耦合系数过大,虽然可以有效地减小同步误差,但却会造成振荡现象。
仪器仪表用户◆研究报告◆欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息21 欢迎光临本刊网站h t t p ://w w w .e i c .c o m.c n图1 两台电机的交叉耦合控制方式本文在等状态控制结构上,采用一种基于补偿原理的同步控制方法。
这种方法在各电机采用前一台电机的转速输出做为下一台的电机的速度给定的基础上,比较两电机转速输出其差值经补偿器加入到从电机或主动电机的控制端,电机之间的速度协调关系由同步系数决定(此处取α=1),如图2所示。
该控制器具有自学习和自适应能力,以及较强的容错性和鲁棒性。
而且由于这种控制方案简单,不需要复杂的算法,控制器的运算较快,能够适应被控对象快速性的要求。
图2 采用补偿原理多电机同步控制方式2 模糊P I D 补偿控制器控制设计多电机同步控制系统具有多变量、高耦合、非线性的特点,其控制性能会受到负载扰动、各轴驱动特性不匹配等因素的影响[5]。
本文中采用的基于补偿原理的控制策略的控制器设计存在一些问题,一是难以确定合理的补偿参数,二是不能从根本上消除同步误差,稳态性不理想。
针对这些问题,本文采用模糊P I D 控制算法设计补偿控制器(图3)。
所示该控制器的模糊推理规则基于预先设定的规则表,不需要复杂的算法,因此控制器的运算较快,能够适应系统的要求,采用转速误差e 和转速误差变化率e c 的双重反馈补偿的目的是为了尽快地减小同步误差,以适应被控对象的要求[6]。
图3 模糊P I D 控制器2.1 输入输出变量的选取和量化本文采用的模糊自适应P I D 控制器是二输入三输出的形式,e 和e c 为输入ΔK p 、ΔK i 、ΔK d 为输出;根据专家经验,本设计中,e 和e c 的论域分别取[-15,15],[-30,30]。
则ΔK p 、ΔK i 和ΔK d 的基本论域为[-3,3],[-0.06,0.06],[-3,3]。
将e 、e c 、ΔK p 、ΔK i 、ΔK d 的基本论域定义为模糊集上的论域:E 、E C ={-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,};ΔK p 、ΔK i 、ΔK d ={-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,};并设其模糊子集为:E 、E C={N B ,N M ,N S ,Z O ,P S ,P M ,P B };ΔK p 、ΔK i 、ΔK d ={N B ,N M ,N S ,Z O ,P S ,P M ,P B };输入模糊变量e 、e c 和输出变量ΔK p 、ΔK i 、ΔK d 的隶属度函数均采用对称三角函数。
2.2 模糊控制规则库设计及解模糊通过总结以往工程实际操作经验,针对不同的速度误差e 和速度误差变化率e c 总结出K p 、K i 、K d的整定原则:当e 较大时,为了使系统具有较好的跟随性能,应取较大的K d 和较小的K p ,同时为了避免系统响应出现较大的超调,应该取K i =0;当e 和e c 适中时,为使系统具有较小的超调,K p 应该取得小些,在这种情况下,K d 的取值也应该小些,K i 取值应该适中。