【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，既對于當前輸入值，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，得出實現(xiàn)模糊推理過程如下： 首先取第一條規(guī)則兩個前件的隸屬度的最小值，對后件的模糊集求截集，則對于第一條規(guī)則求得的控制量的模糊截集有： μ PS（ 1， 2） =min{， 1}= 模糊控制電機軟啟動 7 U= ≈ 1 然后再取第二條規(guī)則兩個前件的隸屬度的最小值，對其 后件的模糊集求截集，則對于第二條規(guī)則所求得的控制量的模糊截集有：μ ZE（ 1， 2） =min{，1}= 最后，把對應(yīng)于當前輸入值的所見有效規(guī)則推理所得的控制量的模糊截集相“并”，得當前輸出控制量的模糊集，再按重心法原則，對輸出模糊量進行模糊判決，求得控制量 u為： 1 ＋ 0 ＋ 1 ＋ 2 ＋ 3 0. 2＋ ＋ ＋ ＋ 由此可知：當輸入偏差 e為論域 X=1 時，偏差變化率△ e為論域值 Y=2時，求得的輸出控制量 u則為論域值 Z=1。 按以上方法，對論域 X、 Y 中全部元素的所有組合計算出相應(yīng)的以論域 Z元素表示的控制量變化值，并寫成矩陣（ 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行的，通常在求得控制表后，都把它存放到計算機的內(nèi)存中，并編制一個相應(yīng)的查找控制表的子程序。 模糊控制電機軟啟動 8 模糊控制設(shè)計的總結(jié) 由上述設(shè)計可知， 在實際控制過程中，模糊控制器只需進行以下幾步的工作： 第一步： 在每個控制周期中采樣系統(tǒng)的輸出 Y（ k），并求取實際的即時偏差 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，便可得到實際的控制量 u*，輸出去控制被控對象。 由于單片機的內(nèi)存是按一維空間來存放數(shù)據(jù)的，并以地址來表示某一內(nèi)存單元來進行數(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 素存入單片機內(nèi)存 ROM 中。 四、電動機軟啟動的設(shè)計原理 基礎(chǔ)理論 1． 1輕載運行降壓可減小電動機的損耗 異步電動機的損耗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 機械損耗 當電機輕載時，輸出功率減少，同時轉(zhuǎn)子銅損 Pcu2 隨之降低；但 PFe 、 Pm 基本不變。由于勵磁電流保持不變，定子銅損 Pcu1 降 低并不明顯，因此電機效率和功率因數(shù)有較大幅度的降低。如果在輕載時能適當降低輸入電壓（因電機鐵模糊控制電機軟啟動 9 耗 PFe 與電壓平方成正比，勵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分降低，為了保持同樣的輕載轉(zhuǎn)矩，當電壓和磁通過份降低時，轉(zhuǎn)子電流必然回升，這時， Pcu1 的降低程度就減少，甚至還會引起它們增大；此外過份降低電壓有可能使電機帶不動負載而產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)故障。 1． 2 晶閘管 主回路由雙向晶閘管構(gòu)成，通過對晶閘管的導通角控制來調(diào)節(jié)被控電機的端電壓。 晶閘管是在半導體二極管三極管之后發(fā)現(xiàn)的一種新型的大功率半導體器件，它是一種可控制的硅整流元件，亦稱可控硅。 工業(yè)上常用的異步電動機都是三相的，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。將三對反并聯(lián)的晶閘管（或三個雙向晶閘管）分別接至三相負載就構(gòu)成了一個典型的三相交流調(diào)壓電路。負載可以是△形連接，也可以是 Y 形連接。 通過雙向晶閘管相位控制以實現(xiàn)降壓節(jié)能。 晶閘管的導通角大小是通過檢測電動機的電壓與電流之間位移角亦可近似當作功率因數(shù)角去實現(xiàn)的。當負載較大時其負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。同樣當負載較小時其負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。通過檢測上述功率因數(shù)角Ф 的變化去控制晶閘管的導通角，亦即使負載大時導通角大，電動機的工作電壓高。反之負載小電動機的工作電壓就低。 啟動的工作原理 軟啟動器設(shè)計的基本原理是以不同的速率增加晶閘管的導通角，使電機端電壓漸增，這樣，既可以大大減小啟動電流，又不影響啟動轉(zhuǎn)矩。啟動電流、電壓根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩變化連續(xù)可調(diào)，此處采用的技術(shù)為啟動開始后逐漸升壓，啟動電流平穩(wěn)地增加，然后進入恒流軟啟動。 2． 1恒流軟啟動 我這里采 用了大功率晶閘管，而且使電機啟動時的啟動電流可根據(jù)工況的需要而預(yù)先設(shè)定并連續(xù)可調(diào)，并使電機在啟動電流始終維持在所設(shè)定的電流值，模糊控制電機軟啟動 10 避免了啟動沖擊電流。 全壓啟動 自耦降壓啟動 恒流軟啟動 圖 6 幾種啟動方式的比較 由圖 6 可見，全電壓直接啟動的啟動電流為額定值的 6 倍。該電流在電動機接近 50%轉(zhuǎn)速前幾乎不變，這樣大的啟動沖擊電流會給電網(wǎng) 帶來不良影響（如當配電網(wǎng)容量不足或缺少足夠調(diào)節(jié)能力時，大功率電動機啟動會引起嚴重的線路壓降）。同時我們還知道，在一般自耦變壓器降壓起動時（主要在起動過程即結(jié)束時），會有二次沖擊電流，該沖擊電流當然也同樣會給配電系統(tǒng)帶來不良影響。但恒流軟啟動則可根據(jù)工況的需要將啟動電流設(shè)定在所需要的電流值上，啟動時該電流基本恒定。 但在一些工況中我們發(fā)現(xiàn)有些設(shè)備要求啟動力矩很大（如攪拌機，皮帶輸機等重載啟動），因此以后還需派生階躍恒流軟啟動和脈沖恒流軟啟動系列，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 脈沖恒流軟啟動 圖 8 兩種特殊啟動方式 軟啟動電氣原理圖 以電機的負載電流作為取樣源，所取得的電流取樣信號用以控制電機的恒模糊控制電機軟啟動 11 流軟啟動，同時也用以作為電機過載保護缺相保護的輸入信號，這樣所取得的電流信號就同時要 控制電機軟啟動和過載保護。而電機恒流軟啟動所需的電流和電機過載保護設(shè)定的電流值相差甚大，甚至可達 4～ 5倍。為此必須在控制時對電機的啟動和啟動完畢的正常行動加以區(qū)別，分別以上述不同的電流值在不同需要時進行分別控制，如下頁圖 9所示。 FU 圖 9 交流異步電動機軟啟動器原理框圖 同時通過檢測交流電機的電壓和用電流之間的相位差變化 作為控制取樣信號去控制雙向晶閘管的導通角，從而改變電機的工作電壓使整個控制裝置自動根據(jù)電動機的負載變化而改變電動機的工作電壓。 反饋電路 觸發(fā)電路 數(shù)字顯示 D/A 轉(zhuǎn)換 相序檢測 整形 檢測 電路 穩(wěn)速負反饋 A/D 轉(zhuǎn)換 單 片 機 模糊控制電機軟啟動 12