【正文】 用開關(guān)驅(qū)動方式。Ia電樞電流 。J轉(zhuǎn)動慣量。KD轉(zhuǎn)動部分的阻尼系數(shù).永磁直流電動機(jī)的電樞反電動勢可表示為:Ea=Ke*Ω (2 4)式中Ke反電動勢常數(shù).電磁轉(zhuǎn)矩為:Te=KT *Ia (2 5)式中KT磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)。因此要實(shí)現(xiàn)PID算法，必須在硬件上具有閉環(huán)控制，就是得有反饋。我以前對于閉環(huán)控制的一個(gè)最樸素的想法就只有P控制，將當(dāng)前結(jié)果反饋回來，再與目標(biāo)相減，為正的話，就減速，為負(fù)的話就加速。 積分和微分都不能單獨(dú)起作用，必須與比例控制配合。積分能在比例的基礎(chǔ)上消除余差，它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、被控參數(shù)不允許有余差的場合。 比例微分控制規(guī)律(PD)：微分具有超前作用，對于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項(xiàng)設(shè)置得當(dāng)?shù)那闆r下，對于提高系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)，有著顯著效果。如：大窯玻璃液位的控制。 例積分微分控制規(guī)律(PID)：PID控制規(guī)律是一種較理想的控制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上引入積分，可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。測量滯后是檢測元件在檢測時(shí)需要建立一種平衡，如熱電偶、熱電阻、壓力等響應(yīng)較慢產(chǎn)生的一種滯后。當(dāng)采用PID控制器還達(dá)不到工藝要求，則需要考慮其它的控制方案。因此調(diào)試階段程序須得能隨時(shí)修改和記憶這三個(gè)參數(shù)。例如:冷和熱，或很冷、冷、暖和、熱和很熱，大、中、小，長和短等等，都很難用精確的數(shù)學(xué)語言劃分出一條截然分明的界限。，是描述處理人類語言所特有的模糊信息理論。隸屬函數(shù)的提出奠定了模糊理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。從將近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展來看，模糊邏輯應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域就是模糊控制，模糊控制在各種領(lǐng)域出人意料地解決了傳統(tǒng)控制理論無法解決或難以解決問題，并取得了一些令人信服的成效。同時(shí)模糊控制不僅適用于小規(guī)模線性單變量系統(tǒng)，而且逐漸向大模、非線性復(fù)雜系統(tǒng)擴(kuò)展。THEN部分，即結(jié)論部分，是描述控制量的命題。最早應(yīng)用模糊控制的是馬莉皇后學(xué)院的Mamdani教授，1974年，揭開了模糊理論在控制領(lǐng)域的新篇章。因而水泥窖的控制一直依賴于有經(jīng)驗(yàn)的操作人員來進(jìn)行。由于應(yīng)用模糊理論描述模糊信息，讓計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，各個(gè)國家都在積極地研究模糊控制技術(shù)，我國開展模糊理論研究己有20多年的歷史，并取得了很大的成果。比如 “不大于6的自然數(shù)”是個(gè)清晰的概念，該概念的內(nèi)涵和外延是明確的。如60屬于“比6大的多”的程度比16屬于“比6大的多”的程度高。模糊集合的數(shù)學(xué)描述如下:A={(x,μA(x),│x∈X)}μA(x)為元素x屬于模糊集合A的隸屬度，X是元素x的論域。顯然模糊關(guān)系是普遍關(guān)系的拓寬和發(fā)展，而普通關(guān)系可認(rèn)是模糊關(guān)系的特例。u∈U,v∈V}中的一個(gè)模糊子集R被稱為U到V的模糊關(guān)系，又稱為二元模糊關(guān)系。簡言之就是從已知條件求未知結(jié)果的思維過程就是推理。由于它缺少現(xiàn)代形式邏輯中的性質(zhì)及理論上的不完善，這種推理方法還未得到一致的公認(rèn)。[28]5 直流電機(jī)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)模糊自整定PID參數(shù)控制系統(tǒng)是以模糊控制規(guī)則推理實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)PID參數(shù)的一種控制系統(tǒng)。模糊推理環(huán)節(jié)是為了根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)調(diào)節(jié)PID的參數(shù)而設(shè)置的。[10]比例系數(shù)KP的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度。KI越大，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差消除越快，但KI過大，在響應(yīng)過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過程的較大超調(diào)，若KI過小，將使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。(2)當(dāng)│E│和│EC│為中等大小，即系統(tǒng)響應(yīng)處于圖52輸出響應(yīng)曲線的第二階段時(shí)，為使系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)減少，KP、KI、KD都不能取太大，應(yīng)取較小的KI值，KP、KD值的大小要適中。確定各語言變量的論域，在其論域上定義模糊量設(shè)模糊控制器各語言變量論域如下：│E│：X={0；1；2}│EC│：Y={0；1；2}其中在輸入語言變量│E│和│EC│的論域中取語言值“大”(B)，“中”(M)，“小”(S)三種。對于速度偏差│E│和速度偏差變化率│EC│，(圖中橫坐標(biāo)的el、ee3和ecl、ecec3分別取l、3)可知，此時(shí)的輸入偏差可模糊化為:“中”和“小”兩個(gè)模糊量，隸屬度為:│uME()│=│uSE()│=同理可知偏差的變化率也只能模糊化為“中”和“小”兩個(gè)模糊量，其隸屬度為:│uMEC()│=│uSEC()│=因此對于當(dāng)前輸入的│E│和│EC│，只有以下四條是有效的:(1)If│E│=M and│EC│=S then KP=M(2)If│E│=M and│EC│=M then KP=M(3)If│E│=S and│EC│=S then KP=B(4)If│E│=S and│EC│=M then KP=B那么，對應(yīng)的隸屬度計(jì)算為:(1)uKP1= uME ()∧uSC ()(2)uKP2= uME ()∧uMC ()(3)uKP3= uSE ()∧uSC ()(4)uKP4= uSE ()∧uMC ()將隸屬度代入式中計(jì)算可得:(1)uKP1= ∧=(2)uKP2= ∧=(3)uKP3= ∧=(4)uKP4= ∧=將uKP進(jìn)行合成，得KP的模糊輸出量為: uMKP=∨=uBKP=∨=然后由反模糊化得出參數(shù)KP的精確整定值為:式中的15，25表示KP在常規(guī)條件下“中”、“大”的整定值。目前，PWM控制方式作為可調(diào)電源取代笨重的電動機(jī)一發(fā)電機(jī)組以及飽和電抗器的控制方式具有許多優(yōu)點(diǎn)。針對本系統(tǒng)所用的是直流電機(jī)，可使得調(diào)速范圍為8300轉(zhuǎn)/分鐘，速度精度在1%以內(nèi)，位置精度在0. 1%以內(nèi)。圖61 系統(tǒng)硬件組成圖以AT89S52實(shí)現(xiàn)模糊控制以及與LM629的數(shù)據(jù)傳送。NMOS結(jié)構(gòu)，采用28引腳雙列直插式封裝，使用6MHz或8MHz時(shí)鐘頻率和5V電源工作。(4)8位分辨率的PWM輸出。(8)實(shí)時(shí)可編程中斷。管腳411數(shù)據(jù)端口D0D7。管腳18，19分別是轉(zhuǎn)向(PWMS)和輸出(PWMM)。它通過I/0口與單片機(jī)通訊，輸入運(yùn)動參數(shù)和控制參數(shù)，輸出狀態(tài)和信息。位置傳感器選用增量式光電編碼盤。編碼盤的A，B，C信號同為低電平時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)Index信號送入Index寄存器，記錄電動機(jī)的絕對位置。在速度控制方式時(shí)，電動機(jī)用規(guī)定的加速度加速到規(guī)定的速度，并一直保持這個(gè)速度，直到新的速度指令執(zhí)行。單片機(jī)AT89S52對LM629控制該系統(tǒng)中采用的是美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)作為微處理器。作為選中LM629的地址線。高字節(jié)存放微分采樣時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)格式如表62所示。AT89S52的主要工作就是向LM629傳送運(yùn)動數(shù)據(jù)和PID數(shù)據(jù)，并通過LM629對電動機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。(l) 光電耦合器的選型LM629的PWMM腳輸出的調(diào)制信號如圖66所示，如果LM629接6MHz晶振，其最小輸出占空比（1/128）時(shí)的接通時(shí)間為:4/fCLK=4/6*106s=因此應(yīng)選擇高速光耦。且最大輸出電流IOL=8mA，能完全驅(qū)動6N137。對于LM629的PWMS腳的電路接法和PWMM腳一樣。LMD18200外形結(jié)構(gòu)如圖69所示，部電路框圖如圖610所示。內(nèi)部保護(hù)電路設(shè)置的過電流閥值為10A，當(dāng)超過該值時(shí)會自動封鎖輸出，并周期性的自動恢復(fù)輸出。本系統(tǒng)在引腳l、11外接10uF的電容形成第二個(gè)充電泵電路。雙極性可逆系統(tǒng)雖然有低速運(yùn)行平穩(wěn)性的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著電流波動大，功率損耗較大的缺點(diǎn)，尤其是必須增加死區(qū)來避免開關(guān)管直通的危險(xiǎn)，限制了開關(guān)頻率的提高，因此只用于中小功率直流電動機(jī)的控制。因此LMD18200的6腳接24V直流電源。由于長時(shí)間過電流都會損壞驅(qū)動或電機(jī)，所以除了在選用器件時(shí)留有充分合理的裕量，還必須采取采用有效過電流保護(hù)措施。當(dāng)電機(jī)過流時(shí)向AT89S52發(fā)出中斷，從而達(dá)到過流保護(hù)的作用。其輸出信號波形如圖614所示: 圖614 輸出信號波形位置檢測來自增量光電編碼盤的位置信號A、B經(jīng)LM629四倍分頻提高分辨率，A、B邏輯每變化一次LM629內(nèi)的位置寄存器加(減)1。在測速時(shí)間Ta內(nèi)同時(shí)對光電脈沖發(fā)生器輸出的脈沖數(shù)m1計(jì)數(shù)的同時(shí)對高頻脈沖的個(gè)數(shù)m2也進(jìn)行計(jì)數(shù)，m1與m2分別反映對應(yīng)的轉(zhuǎn)角和測速時(shí)間。系統(tǒng)采用RS232串口與PC機(jī)通信，圖615為其電平轉(zhuǎn)換電路圖615電平轉(zhuǎn)換電路7 軟件設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中上位機(jī)程序用VB編寫，單片機(jī)控制程序用keil C51編寫。在模糊控制方式下“PID參數(shù)設(shè)定”欄不可以選中，即不能手動輸入PID參數(shù)。(4)運(yùn)動曲線圖顯示：橫坐標(biāo)表示位置，縱坐標(biāo)表示速度，可通過兩個(gè)粉紅色的文本輸入框設(shè)定顯示范圍。第二是采用事件驅(qū)動法，這是處理串口通信的一種有效方法。本系統(tǒng)采用事件驅(qū)動法來實(shí)現(xiàn)串口的通信。圖72是上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖，圖73為其接收并處理數(shù)據(jù)流程圖。串口接收中斷：接受PC傳送的速度，PID參數(shù)值，控制方式分支判斷。e(k1)第(k1)次采樣時(shí)刻輸入的偏差值。即在PID算法的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)誤差e和誤差變化率△e, 利用模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理，在線計(jì)算進(jìn)行PID參數(shù)調(diào)整，得到此時(shí)刻電機(jī)系統(tǒng)最適合的PID參數(shù)。同理根據(jù)計(jì)數(shù)次數(shù)所反推過來的轉(zhuǎn)數(shù)，如此時(shí)計(jì)數(shù)為149次。下面給出誤差e小, e中 , e大情況下的隸屬度值：對于誤差變化率△e的隸屬度值以相同的方法設(shè)定。下面給出KP推理及判決程序：KP=(input[0][0][e*10]*KP_memf[4]+((input[0][1][e*10]input[1][0][ec*10])?input[1][0][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[3]+((input[0][1][e*10]input[1][1][ec*10])?input[1][1][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[2]+((input[0][1][e*10]input[1][2][ec*10])?input[1][2][ec*10]:input[0][1][e*10])*KP_memf[1]+input[0][2][e*10]*KP_memf[0])/(input[0][0][e*10]+((input[0][1][e*10]input[1][0][ec*10])?input[1][0][ec*10]:input[0][1][e*10])+((input[0][1][e*10]input[1][1][ec*10])?input[1][1][ec*10]:input[0][1][e*10])+((input[0][1][ e*10]input[1][2][ec*10])?input[1][2][ec*10]:input[0][1][e*10])+input [0] [2] [e*10])。使用模糊自整定PID參數(shù)控制使調(diào)速系統(tǒng)對被控對象參數(shù)具有自適應(yīng)能力，能使系統(tǒng)獲得更短的上升時(shí)間和更小的超調(diào)量。實(shí)驗(yàn)平臺的自行設(shè)計(jì)，在調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中利用PID參數(shù)的模糊在線自整定，使其整定精度大于離線整定精度。 （2）對自動控制系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能及其控制有了一定的認(rèn)識。神經(jīng)控制和智能控制論[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，[6] 羅海福, [J].自動化與儀器儀表, :3～6 [7] 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