模糊pid控制在直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(存儲版)
【正文】 12 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真結(jié)果 164模糊在直流調(diào)速系統(tǒng)中的仿真 20 模糊控制器的設(shè)計 20 模糊規(guī)則表的建立 21 仿真模型的建立 22 仿真結(jié)果 24 小結(jié) 255總結(jié)與展望 25參考文獻 27致 謝 281緒論直流電機是直流電能和機械能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)電機。模糊控制在直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘 要： 本論文將控制和模糊控制相結(jié)合，解決了直流調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速響應(yīng)速度慢的問題。它的主要特點是調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速；起動、制動和過載轉(zhuǎn)矩大；易于控制，可靠性較高等優(yōu)點。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(shè)計中得到了很廣泛的應(yīng)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(yīng)算法來實現(xiàn)。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。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(zhuǎn)換成相關(guān)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。然后根據(jù)制定的模糊規(guī)則設(shè)計出合適的模糊控制器，將原先搭建的模型中的轉(zhuǎn)速環(huán)里的環(huán)節(jié)用模糊控制器代替，然后進行調(diào)試。模糊控制器有如下特點:1) 設(shè)計簡單?！?）它反映出人類的思維。 理論模糊控制器的原理框圖 模糊控制器需要解決的三大問題1) 第一個問題是怎么樣把確定量轉(zhuǎn)化為與之相對應(yīng)的模糊量。即測量值隸屬于“中”，隸屬于“大”。在模糊控制中最主要的是建立合適正確的模糊控制規(guī)則表。結(jié)論：如果A，則C。有的時候在系統(tǒng)控制中也可以只有兩個參數(shù)，但是不管怎么操作它的比例控制單元是不可或缺的，那么我們有以下三個主要原因使用控制來對電機進行控制。雖然比例環(huán)節(jié)可以減小偏差但還會產(chǎn)生靜差，此時可以加入積分環(huán)節(jié)來消除靜差，而積分環(huán)節(jié)作用的強弱主要取決于積分時間常數(shù)的大小，越大積分作用越弱，反之積分作用就越弱?？刂苹芈返闹黧w是轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器，以及反饋濾波環(huán)節(jié)，將這幾部分拼接起來，即組成了晶閘管電動機轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。當系統(tǒng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速到達給定轉(zhuǎn)速時，系統(tǒng)就會自動進入轉(zhuǎn)速控制的方式，此時轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制開始起主導(dǎo)作用，而電流內(nèi)環(huán)起跟隨作用，使實際電流迅速跟隨給定值，以保持轉(zhuǎn)速的恒定。在系統(tǒng)運行過程中如果出現(xiàn)靜態(tài)偏差，那我們就可以對輸入的偏差進行積分，使調(diào)節(jié)器的輸出不斷的變化，直至達到新的穩(wěn)定值消除靜態(tài)偏差為止。 模糊規(guī)則表的建立 模糊規(guī)則庫的建立方法（1） 對模糊模型的控制（2） 專家經(jīng)驗法（3） 觀察法（4） 自組織法 模糊規(guī)則庫建立過程 模糊規(guī)則是根據(jù)人的直覺思維進行推理判斷，然后通過對系統(tǒng)輸出的誤差及誤差的變化率的調(diào)節(jié)來消除系統(tǒng)誤差的模糊控制規(guī)則。從下面兩個圖的對比中可以得出：在PI調(diào)節(jié)器的控制下，調(diào)節(jié)時間較長，而且有較大的超調(diào)量，抗干擾能力比較差，震蕩也很大。通過仿真結(jié)果的分析以及對比，對于直流調(diào)速系統(tǒng)選取出最優(yōu)的控制方式。最后將兩種控制方法進行對比分析后可以發(fā)現(xiàn)模糊控制器具有系統(tǒng)響應(yīng)速度快，動態(tài)性能好等優(yōu)點。 圖 仿真控制模型 將模糊控制器的部分封裝為子系統(tǒng)， FUZZY控制器子系統(tǒng)圖 仿真結(jié)果 模糊仿真結(jié)果圖仿真結(jié)果分析：，在加入模糊控制器后，電機起動速度很快，系統(tǒng)的響應(yīng)也速度快, 調(diào)節(jié)精度高, 穩(wěn)態(tài)性能好, 而且超調(diào)量較小。模糊控制同樣是以誤差和誤差變化率作為輸入的其結(jié)構(gòu)圖 ，為系統(tǒng)的設(shè)定值，為系統(tǒng)輸出，和分別是系統(tǒng)的誤差和誤差的變化率，同時和也是作為模糊控制器的輸入，而為控制器輸出的控制信號，、為模糊化后的模糊量。但是比例增益太大時，會引起自然振蕩。在設(shè)計時需要將電流調(diào)節(jié)器串接在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的后面，這樣就可以形成以轉(zhuǎn)速環(huán)作為外環(huán)、電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。 搭建模型 在本次設(shè)計中主要使用MATLAB中Power System模塊來搭建直流電機模型。1) 啟動的快速性問題由于調(diào)節(jié)器具有非線性的特性，所以在電機性能容許的情況下，讓電機起動的速度加快。3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真由于控制用途廣泛、使用靈活，系列的產(chǎn)品已經(jīng)快要到成熟的地步。通常推理方法都是很嚴格的，而二值推理只需要有確定的小前提，則一定會得出確定的結(jié)果。常用的精確化過程的方法主要有三種： 1）最大隸屬度法 2）重心法 3）加權(quán)平均法其實精確化的算法還有左取大、右取大、去大平均等。模糊化過程主要完成測量輸入的變量值，并將數(shù)字表示形式的輸入量轉(zhuǎn)化為通常語言值表示形式的隸屬度函數(shù)值。模糊輸出可以應(yīng)用合成推理規(guī)則進行計算。所制定的規(guī)則會特別容易的就被人類接受和理解。模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)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(fù)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。本設(shè)計主要是轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)的設(shè)計。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。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。在工程實踐中，正是由于直流電動機具有穩(wěn)定的工作性能和良好的調(diào)速性，所以在當今的工業(yè)生產(chǎn)中得到了認可和廣泛的應(yīng)用，由于被廣泛應(yīng)用，所以才會出現(xiàn)較多的問題，進而使直流電動機的控制成為了很多專家學者研究的重點問題。因此,本控制方法能夠保證系統(tǒng)具有較好的動態(tài)
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