【正文】 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。 b) 求取模糊控制表，并存于計(jì)算機(jī)內(nèi)存中。 三、模糊控制理論 常規(guī)模糊控制器 在模糊控制中，模糊控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，它的硬件結(jié)構(gòu)與數(shù)字控制器相同，一般由微型計(jì)算機(jī)或單片機(jī)組成，但在軟件上采用模糊控制算法，也就是采用模糊控制方式來實(shí)現(xiàn)控制。目前，這種軟啟動(dòng)技術(shù)在國際上已經(jīng)應(yīng)用比較普遍，將該類技術(shù)產(chǎn)品稱為“軟啟動(dòng)器或柔性啟動(dòng)器”。 我所設(shè)計(jì)的軟啟動(dòng)器，是通過改變雙向晶閘管的導(dǎo)通角，控制電機(jī)端電壓，這樣大大減小了啟動(dòng)電流。電動(dòng)機(jī)作為工業(yè)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，它廣泛應(yīng)用于石化、礦山、金屬、紡織、煙草、機(jī)械、自來水、 醫(yī)藥、制冷等各個(gè)領(lǐng)域。 d) 變頻器調(diào)速啟動(dòng) 。由此可見，為了提高交流電路的能量傳輸能力，應(yīng)盡可能提高功率因數(shù) cosΦ。在這里我采用的是查表法。這樣當(dāng)偏差為正，為負(fù)大，負(fù)小和 0 時(shí)，可對稱地得出控制量變化的值。 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(dǎo)通角控制來調(diào)節(jié)被控電機(jī)的端電壓。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)帶來不良影響。由鍵盤輸入的電流給定信號(hào)送入 AT89C51， A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809 把檢測到的啟動(dòng)電流信號(hào)進(jìn)行采樣變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字信號(hào)送給AT89C51。 六、 軟件部分 該系統(tǒng)硬件功能齊全，但系統(tǒng)的運(yùn)算及控制必須靠軟件支持。其軟件可分控制軟件與管理軟件兩部分： 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 15 ? 控制軟件： 程序中只需完成啟動(dòng) ADC0809 對給定啟動(dòng)電流值和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流信號(hào)的采集、求電流偏差及變化率、查模糊控制表、啟動(dòng) DAC0832 進(jìn)行輸出量的 D/A 轉(zhuǎn)換等工作。 8950 單片機(jī)內(nèi)部含有 4KB 閃速存儲(chǔ)器，模糊控制所執(zhí)行的程序、模糊控制表、用于存放模糊控制所必須的變量都存放在 AT89C51 內(nèi)部 4KB 閃速存儲(chǔ)器中，無須再擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器。 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 。 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。 如下圖 4 所示 NB NS ZE PS PB NB X PB PB PS NB NS PB PS PS ZE NB ZE PB PS ZE NS NB PS PB ZE NS NS NB PB PB NS 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。于是在過程控制中，計(jì)算機(jī)只需直接根據(jù)采樣和論域變換得來的以論域元素的形式表現(xiàn)的 e(xi)和△ e(yj)，由控制表的第 i行與第 j 列找到對應(yīng)的同樣以論域元素形式表現(xiàn)的控制量 u(zk)，把其乘以比例因子，即可用于控制被控過程，以達(dá)到預(yù)期的控制目的。他的等效電路是由耗能元件電阻 RL（拖動(dòng)負(fù)載）和儲(chǔ)能元件電感 LM（定子轉(zhuǎn)子線圈電感）組成。 異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生磁場需大量無功功率。因此電動(dòng)機(jī)的節(jié)能降耗意義重大，國家對此已制定了一系列的法規(guī)政策，來鼓勵(lì)電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在大、中功率異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程中必須限制啟 動(dòng)電流。 異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的過程，就是通過控制電動(dòng)機(jī)外施電壓，控制電動(dòng)機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)向滿速運(yùn)行狀態(tài)逐步加速。一般情況下異步電機(jī)的額定功率為 左右， 異步電機(jī)在滿足額定運(yùn)行狀態(tài)額定負(fù)載下，將達(dá)到最佳功率因數(shù)和效率；而在輕載和非額定運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行，電機(jī)的功率因數(shù)和效率，都會(huì)有損失 由此可見，如果能對電機(jī)進(jìn)行有效的補(bǔ)償控制和負(fù)載率調(diào)整，即能很好的改善電機(jī)的啟動(dòng)特性。由上圖可見，這里模糊控制器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是求取控制表，它模糊化 合成算法 判決 K1 K2 量 化 量 化 模 糊 控制表 K3 對象 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 5 是根據(jù)模糊控制算法求出來的關(guān)于輸入和輸出量之間關(guān)系的表格。 按以上方法，對論域 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。 通過雙向晶閘管相位控制以實(shí)現(xiàn)降壓節(jié)能。為此必須在控制時(shí)對電機(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，如下頁圖 9所示。 Uig由鍵盤輸入 Ua Uiq LM324 圖 11 硬件電路框圖 在整個(gè)系統(tǒng)中，選用了國外進(jìn)口的雙向可控硅模塊，并要求其反壓大于1200V，工作電流 為被控電機(jī)額定電流的 2 倍。 軟件程序流程圖 13 A N A 清 e1單元 采樣系統(tǒng)輸出 Y 開始 初始化 啟動(dòng) 0809 給定值→ R1 啟動(dòng) 0809 檢測值→ R2 計(jì)算偏差 圓整→ R3 計(jì)算變化率 圓整→ R4 查控制表→ R5 R5+R6→ R7 R7≧ R0 啟動(dòng) 0832 置 0 結(jié)束 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 16 N 求 e ： e=R－ Y 求△ e: △ e=e－ e1 用 K K2對 e、△ e 進(jìn)行量化計(jì)算，求出 e、△ e 對應(yīng)的模糊量的倫域值 xi、 yj i=xi＋ 6， j= yj＋ 6 求 uij存放的表地址為 ： A(uij)= 表首地址＋ (i13＋ j) 查模糊控制表，取得 uij 控制量 u*=k3uij 輸出 u* e 送入 e1單元 采樣時(shí)間到 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 17 部分程序清單（見附錄） 模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 18 七、小結(jié) 當(dāng)前交流電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制器尚屬剛剛起步階段，但由于它具備一系列優(yōu)點(diǎn)，將使其進(jìn)一步得到 廣泛地應(yīng)用。在工作電流、電壓和功率值上，相應(yīng)地留有 1～ 3倍的余量。按紐上面是顯示屏。 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。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。 偏差e 4 3 2 1 0 1 2 3 4 NB 1 0 0 0 0 0 0 0 NS 0 1 0 0 0 0 0 ZE 0 0 0 1 0 0 0 PS 0 0 0 0 0 1 0 PB 0 0 0 0 0 0 0 1 圖 3 模糊賦值表 第三步： 模糊控制規(guī) 則的確定 模糊控制規(guī)則，實(shí)質(zhì)上是將操作者在控制過程中的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)而得模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 6 到的一條條模糊條件語言的集合，通常簡寫為一個(gè)表，稱為模糊控制狀態(tài)表。這就組成了一個(gè)常規(guī)模糊控制器，如圖 1 所示。cosΦ稱為有功功率，Q=U 另一種方式是降壓啟動(dòng)，目前降壓啟動(dòng)主要采用如下幾種方法： a) 電阻降壓或電抗器降壓啟動(dòng) 。控制電路是以 AT89C51 單片機(jī)為核心的數(shù)字電路。這樣就可達(dá)到降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)過程無電流沖 擊的軟模糊控制電機(jī)軟啟動(dòng) 2 啟動(dòng)過程。cosΦ Φ為電壓波形與電流波形之間的相位差（功率因數(shù)角），它是由電路中的非阻性負(fù)載引起的，定義 cosΦ為功率因 數(shù)。因此，當(dāng)要設(shè)計(jì)一個(gè)模糊控制器時(shí)，并不需要象設(shè)計(jì)數(shù)字控制器時(shí)那樣，必須知道被控對象的傳遞函數(shù)的精確數(shù)字表達(dá)式。 第二步： 在各輸入輸出語言變量論域中定義模糊子集。 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*，輸出去控制被控對象。反之負(fù)載小電動(dòng)機(jī)的工作電壓就低。這種保護(hù)性能比常用的雙金屬熱保護(hù)器性能好，保護(hù)動(dòng)作快。 ? 電路設(shè)計(jì)方面：在電路的設(shè)計(jì)上， 留有了足夠的余量，并且增加了許多的保護(hù)電路，如采取 了光電隔離電路，將高壓與低壓隔開，既防止了干擾，又保證了各部份電路的可靠運(yùn)行。 ORG 0000H SJMP STAR ORG 0003H AJMP INTR0 ORG 0010H MOV 22H