模糊pid控制在直流調(diào)速系統(tǒng)中的應用畢業(yè)設計-文庫吧
2025-06-10 22:26 本頁面
【正文】 家學者研究的重點問題。直流電動機的控制主要采用控制技術。其中智能控制器和儀表已經(jīng)非常多，這些產(chǎn)品已經(jīng)在工程實際設計中得到了很廣泛的應用，市場上已經(jīng)有了各種各樣的控制器產(chǎn)品，其中控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應算法來實現(xiàn)。 直流調(diào)速系統(tǒng)從開環(huán)發(fā)展到閉環(huán)，從有靜差發(fā)展到無靜差，其中的關鍵是由運算放大器等電子模擬電路所組成的調(diào)節(jié)器所起的作用。它把轉速定量和反饋量進行比較后對誤差進行控制，使電動機的轉速保持在某一恒定值上；直流調(diào)速是現(xiàn)代電力拖動自動控制系統(tǒng)中發(fā)展較早的一門技術。在20世紀60年代，隨著晶閘管的出現(xiàn)，電力電子技術和控制理論相結合結合促進了電力傳動控制技術研究和應用發(fā)展。盡管目前交流調(diào)速發(fā)展很迅速，交流調(diào)速技術越來越成熟，交流電動機也有經(jīng)濟性和易維護等優(yōu)點，使交流調(diào)速廣泛被應用。但是直流電動機調(diào)速系統(tǒng)一直利用其良好的調(diào)速性能占領著主市場，并且建立在反饋控制理論基礎上的直流調(diào)速原理也是交流調(diào)速控制的基本原理。在科技日益發(fā)展成熟的今天直流調(diào)速裝置和交流調(diào)速裝置都是數(shù)字化的，它們各自使用的芯片和軟件都有其特殊的優(yōu)點，但基本控制原理有其共性，本論文主要通過MATLAB仿真研究證明直流調(diào)速的基本工作原理和調(diào)速性能。在21世紀隨著科學技術的迅速發(fā)展，越來越多的工業(yè)發(fā)展對自動控制系統(tǒng)的精度以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的自適應能力的要求也越來越高，在工業(yè)發(fā)展的過程中，所研究的系統(tǒng)也變得更加的復雜。然而在很多情況下被控對象的模型是很難建立，但是就算被控對象的模型能建立出來，也是高階系統(tǒng)，處理起來更加麻煩，對象性能的分析更是不容易。還有工業(yè)系統(tǒng)中的模型相互之間有復雜多變的交叉耦合關系，使其模型變得更加復雜、難于求解和分析它的主要性能。在科技變得復雜，工業(yè)對象也變得復雜的時代，需要自動控制的設備和對象越來越多，傳統(tǒng)的自適應控制有一定的局限性，因為它只能解決被控對象的數(shù)學模型確定的以及一些簡單模型方面的問題，對于被控對象的數(shù)學模型無法建立的對象無法進行控制。因為人腦可以對模糊事物進行正確的識別與判斷，然后對問題作出分析與解決，雖然這樣的識別與判斷的模糊手段看著似乎非常不確切，但是它就是可以達到精確控制的目的。而自適應控制技術不一定能達到這樣的控制效果。操作人員是在通過不斷的嘗試之后，積累大量的經(jīng)驗，然后應用這些經(jīng)驗以及理論知識來確定對被控對象的策略及性能指標的判據(jù)。而這些操作人員的經(jīng)驗都是以自然語言的形式表達出來的，自然語言是人們在傳遞信息的過程中最常用到的符號系統(tǒng)，盡管其中包含了不確定性和模糊性，利用清晰的經(jīng)典邏輯很難解釋，但它蘊含信息的能力是最強的。由于種種控制問題的出現(xiàn)和發(fā)展迫切需要一種更先進的控制方法的出現(xiàn)。1965年首先提出來模糊集合的概念，1973年又提出了一種把邏輯規(guī)則的語言轉換成相關控制量的思想處，為理客觀世界中存在的一類模糊性問題提供了有力的工具。模糊控制是指模糊理論在控制技術上的應用。它用語言變量代替數(shù)學變量或他們兩者結合應用；模糊控制的函數(shù)關系是用模糊條件語句的形式表達出來的，模糊控制是和人類學習有相似的地方和具有自適應能力的控制系統(tǒng)。模糊控制的優(yōu)點是： ①無需預先知道被控對象的精確數(shù)學模型②容易學習和掌握模糊邏輯控制方法（規(guī)則由人的經(jīng)驗總結出來）③有利于系統(tǒng)知識的處理模糊控制系統(tǒng)中的控制邏輯更加接近于人類得思維。所以操作人員通過不斷的嘗試積累下的經(jīng)驗可以直接應用到控制系統(tǒng)中。與常規(guī)的控制系統(tǒng)相比較，很多復雜系統(tǒng)中的問題都可以依靠模糊控制來解決，并可以達到更好的控制效果。本設計主要是轉速環(huán)和電流環(huán)的設計。利用MATLAB中原有的Power System 模塊搭建雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的模型，在轉速環(huán)和電流環(huán)的設計中都使用調(diào)節(jié)器，再進行參數(shù)設置，通過不斷的調(diào)試，得出仿真結果。然后根據(jù)制定的模糊規(guī)則設計出合適的模糊控制器，將原先搭建的模型中的轉速環(huán)里的環(huán)節(jié)用模糊控制器代替，然后進行調(diào)試。最后將以上兩種調(diào)試結果進行對比分析，得出對于直流電機的最優(yōu)控制方法。2 模糊控制的基本理論模糊控制理論是是建立在模糊集合論、模糊語言以及模糊邏輯基礎之上的一種計算機數(shù)字控制先進控制理論方法。模糊控制將該領域專家知識轉化為某種數(shù)值運算，是處理控制系統(tǒng)中不精確性和不確定性的一種有效的手段。在這種控制方法中首先將技術人員的實踐經(jīng)驗或專家的理論知識轉換為模糊規(guī)則，然后把實時信號進行模糊化，將模糊化的結果作為模糊規(guī)則的輸入，完成模糊推理，最后再將推理后得到的輸出量加到執(zhí)行器上。 模糊控制過程圖 ——模糊控制器在模糊控制中最重要的是模糊控制器的設計，人們根據(jù)大量的不精確的信息進行模糊邏輯推理，將多次的控制經(jīng)驗進行總結后得出更加有利于控制的結論和控制規(guī)則。模糊控制系統(tǒng)的應用對那些測量數(shù)據(jù)不精確、需要處理的數(shù)據(jù)量過大以至于無法判斷他們的兼容性、一些復雜、可變的被控對象的場合時有利的，利用模糊逼近去表示他們是非常合適的。一般來說，優(yōu)化模糊規(guī)則便可以對模糊控制的性能進行改善。模糊控制器有如下特點:1) 設計簡單。模糊控制主要是一種依靠模糊規(guī)則的控制。它直接采用了語言型控制規(guī)則，并且應用了現(xiàn)場技術人員的控制經(jīng)驗或相關專家的理論知識，使得控制機理和策略易于被多數(shù)人接受與理解，最重要的是它的模糊控制規(guī)則設計簡單，便于利用。2) 適用于數(shù)學模型難以獲取、動態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象。3) 容易被人們所接受。依據(jù)專家或者是操作者的多年的經(jīng)驗來制定容易被人接受的模糊規(guī)則，然而這些規(guī)則便是控制的核心內(nèi)容。所制定的規(guī)則會特別容易的就被人類接受和理解。例如“小明很饑餓，則小明要多吃一些飯。”4）它反映出人類的思維。模糊控制運用模糊量，例如“長短”“高矮”“胖瘦”“輕重”“大小”反映人類的思維。 模糊控制器的基本結構在理論上講，模糊控制器由維關系表示。關系可視作受制于區(qū)間內(nèi)個變量的函數(shù)。是幾個維關系的組合，每個代表一條規(guī)則：。控制器的輸入被模糊化為一維關系，對于多輸入多輸出控制時，為維。模糊輸出可以應用合成推理規(guī)則進行計算。
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