【正文】 NB NB X 圖 4 模糊控制狀態(tài)表 第四步： 求模糊控制表 設(shè)系統(tǒng)輸入偏差 E 的論域值為 1，偏差變化率 EC 地論域值為 2，如圖 49所示：對(duì)于輸入的偏差量有： μ ZE（ 1） = μ PS（ 1） = 其余模糊集的隸屬度都為 0。 對(duì)于輸入的偏差變化率，有：μ NS（ 2） =1 根據(jù) ZEE和 NSEC在模糊控制狀 態(tài)表中可查的 U=PS。同理，由 PSE和 NSEC可查得 U=ZE，既對(duì)于當(dāng)前輸入值，只有以下兩條控制規(guī)則是有效的： 第一條 IF E=ZE and EC=NS then U=PS 第二條 IF E=PS and EC=NS then U=ZE 由以上控制規(guī)則，再根據(jù) 的模糊推算法，得出實(shí)現(xiàn)模糊推理過(guò)程如下： 首先取第一條規(guī)則兩個(gè)前件的隸屬度的最小值，對(duì)后件的模糊集求截集，則對(duì)于第一條規(guī)則求得的控制量的模糊截集有： μ PS（ 1， 2） =min{， 1}= 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 7 U= ≈ 1 然后再取第二條規(guī)則兩個(gè)前件的隸屬度的最小值，對(duì)其 后件的模糊集求截集，則對(duì)于第二條規(guī)則所求得的控制量的模糊截集有：μ ZE（ 1， 2） =min{，1}= 最后，把對(duì)應(yīng)于當(dāng)前輸入值的所見(jiàn)有效規(guī)則推理所得的控制量的模糊截集相“并”，得當(dāng)前輸出控制量的模糊集，再按重心法原則，對(duì)輸出模糊量進(jìn)行模糊判決，求得控制量 u為： 1 ＋ 0 ＋ 1 ＋ 2 ＋ 3 0. 2＋ ＋ ＋ ＋ 由此可知：當(dāng)輸入偏差 e為論域 X=1 時(shí)，偏差變化率△ e為論域值 Y=2時(shí)，求得的輸出控制量 u則為論域值 Z=1。 按以上方法，對(duì)論域 X、 Y 中全部元素的所有組合計(jì)算出相應(yīng)的以論域 Z元素表示的控制量變化值，并寫(xiě)成矩陣（ uij） 9 9,由該矩陣構(gòu)成的相應(yīng)表格即為模糊控制器的控制表。見(jiàn)下圖。 圖 5模糊控制表 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 6 7 7 7 7 7 7 7 4 3 1 0 0 0 5 7 7 7 6 6 6 6 3 2 1 0 0 0 4 6 6 6 5 5 5 5 3 1 1 0 0 0 3 6 5 5 4 4 4 4 2 1 0 1 1 1 2 6 4 4 4 4 4 4 1 0 0 1 1 1 1 5 4 4 3 3 3 1 0 0 0 1 2 3 0 4 4 3 1 1 1 0 1 1 1 2 3 3 1 2 2 2 1 0 0 1 2 2 2 3 3 4 2 2 2 1 1 0 1 3 3 3 3 3 3 5 3 1 1 1 0 1 2 4 4 4 4 5 5 6 4 0 0 0 1 1 3 5 5 5 5 6 6 6 5 0 0 0 1 2 3 6 6 6 6 7 7 7 6 0 0 0 1 3 4 7 7 7 7 7 7 7 以上四步的工作都是離線進(jìn)行的，通常在求得控制表后，都把它存放到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中，并編制一個(gè)相應(yīng)的查找控制表的子程序。 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 8 模糊控制設(shè)計(jì)的總結(jié) 由上述設(shè)計(jì)可知， 在實(shí)際控制過(guò)程中，模糊控制器只需進(jìn)行以下幾步的工作： 第一步： 在每個(gè)控制周期中采樣系統(tǒng)的輸出 Y（ k），并求取實(shí)際的即時(shí)偏差 e（ k）和偏差變化率△ e（ k）如下： e（ k） =Y（ k） R △ e（ k） = e（ k） e（ k1） k=0， 1， 2? 第二步： 將實(shí)際的 e（ k）和△ e（ k）分別乘以量化因子 k1和 k2，取得以相應(yīng)論域元素表征的查找控制表所 需的 xi和 yj值，即： xi= k1 e（ k） yj= k2△ e（ k） k=0， 1， 2? 以上 k1和 k2分別為偏差和偏差變化率的量化因子。 第三步： 以 xi和 yj查找控制表的行和列，可得輸出控制量的論域值 Uij。 第四步： 將查表得到的控制量的論域值 Uij乘以比例因子 k3，即： u*= k3Uij，便可得到實(shí)際的控制量 u*，輸出去控制被控對(duì)象。 由于單片機(jī)的內(nèi)存是按一維空間來(lái)存放數(shù)據(jù)的，并以地址來(lái)表示某一內(nèi)存單元來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取，因此必須將一上 n m的二維矩陣以行存放方式，逐行第一次將矩陣元 素存入單片機(jī)內(nèi)存 ROM 中。 四、電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的設(shè)計(jì)原理 基礎(chǔ)理論 1． 1輕載運(yùn)行降壓可減小電動(dòng)機(jī)的損耗 異步電動(dòng)機(jī)的損耗Δ P 可用下式表示： Δ P=Pcu1+Pcu2+PFe+Ps+Pm 式中： Pcu Pcu2 定子和轉(zhuǎn)子銅耗； Ps 雜散損耗 PFe 鐵耗 Pm 機(jī)械損耗 當(dāng)電機(jī)輕載時(shí)，輸出功率減少，同時(shí)轉(zhuǎn)子銅損 Pcu2 隨之降低；但 PFe 、 Pm 基本不變。由于勵(lì)磁電流保持不變，定子銅損 Pcu1 降 低并不明顯，因此電機(jī)效率和功率因數(shù)有較大幅度的降低。如果在輕載時(shí)能適當(dāng)降低輸入電壓（因電機(jī)鐵模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 9 耗 PFe 與電壓平方成正比，勵(lì)磁電流也因磁通的減少而下降，使 Pcu1 減少，從而降低了總損耗Δ p），使效率和功率因數(shù)得到電提高。 但應(yīng)注意端電壓也不能過(guò)分降低，為了保持同樣的輕載轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電壓和磁通過(guò)份降低時(shí)，轉(zhuǎn)子電流必然回升，這時(shí)， Pcu1 的降低程度就減少，甚至還會(huì)引起它們?cè)龃螅淮送膺^(guò)份降低電壓有可能使電機(jī)帶不動(dòng)負(fù)載而產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)故障。 1． 2 晶閘管 主回路由雙向晶閘管構(gòu)成，通過(guò)對(duì)晶閘管的導(dǎo)通角控制來(lái)調(diào)節(jié)被控電機(jī)的端電壓。 晶閘管是在半導(dǎo)體二極管三極管之后發(fā)現(xiàn)的一種新型的大功率半導(dǎo)體器件，它是一種可控制的硅整流元件，亦稱(chēng)可控硅。 工業(yè)上常用的異步電動(dòng)機(jī)都是三相的，因此晶閘管交流調(diào)壓電路大都采用三相交流調(diào)壓電路。將三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管（或三個(gè)雙向晶閘管）分別接至三相負(fù)載就構(gòu)成了一個(gè)典型的三相交流調(diào)壓電路。負(fù)載可以是△形連接，也可以是 Y 形連接。 通過(guò)雙向晶閘管相位控制以實(shí)現(xiàn)降壓節(jié)能。 晶閘管的導(dǎo)通角大小是通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的電壓與電流之間位移角亦可近似當(dāng)作功率因數(shù)角去實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)負(fù)載較大時(shí)其負(fù)載電流滯后于電壓的位移角即功率因數(shù)角 Ф 就小，也 就是功率因數(shù)高。同樣當(dāng)負(fù)載較小時(shí)其負(fù)載電流滯后于電壓的位移角即功率因數(shù)角就大，也就是功率因數(shù)低。通過(guò)檢測(cè)上述功率因數(shù)角Ф 的變化去控制晶閘管的導(dǎo)通角，亦即使負(fù)載大時(shí)導(dǎo)通角大，電動(dòng)機(jī)的工作電壓高。反之負(fù)載小電動(dòng)機(jī)的工作電壓就低。 啟動(dòng)的工作原理 軟啟動(dòng)器設(shè)計(jì)的基本原理是以不同的速率增加晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)端電壓漸增，這樣，既可以大大減小啟動(dòng)電流，又不影響啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)電流、電壓根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化連續(xù)可調(diào)，此處采用的技術(shù)為啟動(dòng)開(kāi)始后逐漸升壓，啟動(dòng)電流平穩(wěn)地增加，然后進(jìn)入恒流軟啟動(dòng)。 2． 1恒流軟啟動(dòng) 我這里采 用了大功率晶閘管，而且使電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流可根據(jù)工況的需要而預(yù)先設(shè)定并連續(xù)可調(diào)，并使電機(jī)在啟動(dòng)電流始終維持在所設(shè)定的電流值，模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 10 避免了啟動(dòng)沖擊電流。 全壓?jiǎn)?dòng) 自耦降壓?jiǎn)?dòng) 恒流軟啟動(dòng) 圖 6 幾種啟動(dòng)方式的比較 由圖 6 可見(jiàn)，全電壓直接啟動(dòng)的啟動(dòng)電流為額定值的 6 倍。該電流在電動(dòng)機(jī)接近 50%轉(zhuǎn)速前幾乎不變，這樣大的啟動(dòng)沖擊電流會(huì)給電網(wǎng) 帶來(lái)不良影響（如當(dāng)配電網(wǎng)容量不足或缺少足夠調(diào)節(jié)能力時(shí)，大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)會(huì)引起嚴(yán)重的線路壓降）。同時(shí)我們還知道，在一般自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)（主要在起動(dòng)過(guò)程即結(jié)束時(shí)），會(huì)有二次沖擊電流，該沖擊電流當(dāng)然也同樣會(huì)給配電系統(tǒng)帶來(lái)不良影響。但恒流軟啟動(dòng)則可根據(jù)工況的需要將啟動(dòng)電流設(shè)定在所需要的電流值上，啟動(dòng)時(shí)該電流基本恒定。 但在一些工況中我們發(fā)現(xiàn)有些設(shè)備要求啟動(dòng)力矩很大（如攪拌機(jī)，皮帶輸機(jī)等重載啟動(dòng)），因此以后還需派生階躍恒流軟啟動(dòng)和脈沖恒流軟啟動(dòng)系列，如圖 8 所示，這樣就可較好地解決了該節(jié)電控制器可適用各種工況的要求 。 電流 I 電流 I t 0 t 0 階躍恒流軟啟動(dòng) 脈沖恒流軟啟動(dòng) 圖 8 兩種特殊啟動(dòng)方式 軟啟動(dòng)電氣原理圖 以電機(jī)的負(fù)載電流作為取樣源，所取得的電流取樣信號(hào)用以控制電機(jī)的恒模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 11 流軟啟動(dòng)，同時(shí)也用以作為電機(jī)過(guò)載保護(hù)缺相保護(hù)的輸入信號(hào)，這樣所取得的電流信號(hào)就同時(shí)要 控制電機(jī)軟啟動(dòng)和過(guò)載保護(hù)。而電機(jī)恒流軟啟動(dòng)所需的電流和電機(jī)過(guò)載保護(hù)設(shè)定的電流值相差甚大，甚至可達(dá) 4～ 5倍。為此必須在控制時(shí)對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)和啟動(dòng)完畢的正常行動(dòng)加以區(qū)別，分別以上述不同的電流值在不同需要時(shí)進(jìn)行分別控制，如下頁(yè)圖 9所示。 FU 圖 9 交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器原理框圖 同時(shí)通過(guò)檢測(cè)交流電機(jī)的電壓和用電流之間的相位差變化 作為控制取樣信號(hào)去控制雙向晶閘管的導(dǎo)通角，從而改變電機(jī)的工作電壓使整個(gè)控制裝置自動(dòng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變化而改變電動(dòng)機(jī)的工作電壓。 反饋電路 觸發(fā)電路 數(shù)字顯示 D/A 轉(zhuǎn)換 相序檢測(cè) 整形 檢測(cè) 電路 穩(wěn)速負(fù)反饋 A/D 轉(zhuǎn)換 單 片 機(jī) 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 12