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正文內(nèi)容

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(留存版)

2024-08-03 22:26上一頁面

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【正文】 電流反饋系數(shù)為 電動機(jī)轉(zhuǎn)矩時間常數(shù)為 s電動電磁時間常數(shù)為 s三相晶閘管整流電路平均失控時間為 s電流環(huán)的小時間常數(shù)為 s根據(jù)設(shè)計要求以及選取的參數(shù),電流環(huán)設(shè)計為I型系統(tǒng),其傳遞函數(shù)為 其中: S 轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的參數(shù)計算如下:轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為 為了加快電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)速度,轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計為型,并且選中頻段 ,其傳遞函數(shù)為 其中: 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真結(jié)果根據(jù)以上的參數(shù)計算、設(shè)計原則以及原理框圖。 電機(jī)參數(shù)的選取和計算在本次設(shè)計中,設(shè)計指標(biāo)定為電流的超調(diào)量為,空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速的超調(diào)量為。(1) Mamdani 模糊推理方法(2) Larsen 模糊推理的方法(3) TakagiSugeno 模糊推理算法(4) Tsukamoto 模糊推理算法在本次設(shè)計中,主要選擇Mamdani模糊推理方法,Mamdani模糊推理是模糊控制中普遍使用的方法,它本質(zhì)上是一種合成推理方法。每一個物理輸入量至少一個模糊子集的隸屬度必須大于零。 模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)在理論上講,模糊控制器由維關(guān)系表示。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(chǔ)之上的一種計算機(jī)數(shù)字控制先進(jìn)控制理論方法。在科技變得復(fù)雜,工業(yè)對象也變得復(fù)雜的時代,需要自動控制的設(shè)備和對象越來越多,傳統(tǒng)的自適應(yīng)控制有一定的局限性,因?yàn)樗荒芙鉀Q被控對象的數(shù)學(xué)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(xué)模型無法建立的對象無法進(jìn)行控制。隨著當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高,它的產(chǎn)品質(zhì)量、性能、精度、功能以及功耗、自動化程度等廣泛受到世界的關(guān)注。雖然傳統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)簡單,但是轉(zhuǎn)速環(huán)控制的情況下,系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時間較長而在轉(zhuǎn)速環(huán)模糊控制的情況下, 能使系統(tǒng)更快恢復(fù)到平衡狀態(tài), 且具有更小的轉(zhuǎn)速降。但是直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一直利用其良好的調(diào)速性能占領(lǐng)著主市場,并且建立在反饋控制理論基礎(chǔ)上的直流調(diào)速原理也是交流調(diào)速控制的基本原理。與常規(guī)的控制系統(tǒng)相比較,很多復(fù)雜系統(tǒng)中的問題都可以依靠模糊控制來解決,并可以達(dá)到更好的控制效果。依據(jù)專家或者是操作者的多年的經(jīng)驗(yàn)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。2)查找語言變量的賦值表,找出在與最大隸屬度對應(yīng)的模糊集合,該模糊集合就代表確實(shí)數(shù)的模糊化結(jié)果。因此,從理論上講,一切具有模糊性的語言都可以稱為模糊語言,在不同的條件下一種模糊概念可以代表不同的含義??刂破饕仓鸩桨l(fā)展為最簡單、最實(shí)用的控制器。所以在直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中只用一個調(diào)節(jié)器很難實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)速和電流的控制,所以必須選用兩個調(diào)節(jié)器,把轉(zhuǎn)速環(huán)定為外環(huán),電流環(huán)為內(nèi)環(huán)。模糊控制也是以誤差和誤差變化率為輸入量,以此滿足參數(shù)子整定的要求。然后對直流電動機(jī)的模糊控制進(jìn)行仿真。而在模糊控制器的控制下,調(diào)節(jié)時間快。加入積分環(huán)節(jié)后可以改善系統(tǒng)的靜態(tài)性能。在本次設(shè)計中主要遵循轉(zhuǎn)速外環(huán),電流內(nèi)環(huán)的原則。1)應(yīng)用范圍廣雖然許多工業(yè)過程是時變的或非線性的,但是我們只需通過對它進(jìn)行簡化就可以改變成動態(tài)特性不隨時間變化和基本線性的系統(tǒng),這樣就可以達(dá)到的可控制。為了實(shí)現(xiàn)模糊控制的控制效果達(dá)到最佳狀態(tài),就必須研究不確定性推理的規(guī)律,而模糊邏輯推理就是主要研究不確定性推理的重要方法之一。2) 第二個問題是模糊控制規(guī)則形成和推理。模糊控制主要是一種依靠模糊規(guī)則的控制。模糊控制是指模糊理論在控制技術(shù)上的應(yīng)用。 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(guān)鍵是由運(yùn)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。在論文中主要針對了電壓對傳統(tǒng)控制時雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)性能下降的問題, 提出了模糊控制的方法。在工程實(shí)踐中,正是由于直流電動機(jī)具有穩(wěn)定的工作性能和良好的調(diào)速性,所以在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)中得到了認(rèn)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(jìn)而使直流電動機(jī)的控制成為了很多專家學(xué)者研究的重點(diǎn)問題。而這些操作人員的經(jīng)驗(yàn)都是以自然語言的形式表達(dá)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(yùn)含信息的能力是最強(qiáng)的。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。模糊輸出可以應(yīng)用合成推理規(guī)則進(jìn)行計算。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(shí)精確化的算法還有左取大、右取大、去大平均等。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。 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(jī)模型。但是比例增益太大時,會引起自然振蕩。 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(jī)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。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。 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(yàn)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
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