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(編輯修改稿)
2025-07-22 22:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 當(dāng)對進(jìn)行解模糊，便可以得到一個精確的輸出數(shù)值。 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。2) 第二個問題是模糊控制規(guī)則形成和推理。3) 第三個問題是怎么樣把模糊量轉(zhuǎn)換為與之相對應(yīng)的確定量。從以上的三個問題可以知道，模糊控制器的設(shè)計需要解決的問題就是模糊化過程、知識庫、推理決策和精確化。 模糊控制器的三大模塊庫l 模?；? 將模糊控制器輸入量的確定值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模糊語言變量l 模糊推理 將已有的控制經(jīng)驗和輸入變量作為設(shè)計的理論依據(jù)，通過模糊變換得出新的模糊經(jīng)驗作為結(jié)論l 清晰化 將模糊推理后得到的模糊集轉(zhuǎn)換為用作控制的數(shù)字值 模糊化的具體步驟1)根據(jù)確定數(shù)及量化因子求在基本論域上的量化等級。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數(shù)的模糊化結(jié)果。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。 模糊化對于一個測量值可以對應(yīng)2個以上的模糊子集，即可以隸屬于“中”，也可以隸屬于“大”，知識隸屬的程度不同而已。，即測量值隸屬于“中”，隸屬于“大”。為了使得任意物理量輸入都能夠映射到模糊集系統(tǒng)中去，即在所有論域內(nèi)的輸入量都可以與某一模糊子集相對應(yīng)，模糊子集的數(shù)目和范圍必須遍及整個論域。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。模糊化過程主要任務(wù)是定義域內(nèi)所有的語言值的隸屬度函數(shù)。 精確化的過程通過模糊推理可以得到一個模糊集合或者是一個隸屬度函數(shù)，但是在控制系統(tǒng)中，只能是由確定值去控制驅(qū)動結(jié)構(gòu)。在推理得到的模糊集合中取一個最佳代表的這個過程就被稱為精確化過程。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。根據(jù)隸屬度函數(shù)的形狀、推理方法選擇合適的精確化計算方法。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。為了實現(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。扎德于19721974年間系統(tǒng)的建立了模糊邏輯理論，提出了模糊限定詞、語言變量、語言變量、語言真值和近似推理等概念，制定了模糊推理的規(guī)則，為模糊推理奠定了基礎(chǔ)。模糊邏輯原則上是一種擬人思維，要用從01之間的確切數(shù)值一個模糊命題的真假程度，有時候是很困難的，人們在日常生活中交流信息用的大多數(shù)是自然語言，而這種自然語言是用充滿了不確定性的描述來表達(dá)具有模糊性的現(xiàn)象和事物。自然語言的模糊性是由于使用率大量的模糊化詞來組成自言語言。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。通常推理方法都是很嚴(yán)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。例如，前提：如果A，則B:如果B,則C。結(jié)論：如果A，則C?？墒?，在生活中，人們得到的信息卻不是精確的，反而大多數(shù)都是模糊的，或者事實本身就很模糊。（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。根據(jù)系統(tǒng)控制精度的要求不同，誤差、誤差變化率和控制量的變化量，可以選擇3個，7個，8個等級甚至更多。分為3個等級：大、中、小。如果分為7個等級，則常選用正大、正中、正小、零、負(fù)小、負(fù)中、負(fù)大等7個語言變量值，在本論文中，用一下7個變量、、來表示語言變量。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。而且控制結(jié)構(gòu)簡單，所以控制器只需對比例、積分和微分3個參數(shù)的進(jìn)行設(shè)定。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(jī)進(jìn)行控制。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。2) 參數(shù)較易整定的參數(shù)，和可以根據(jù)控制過程的動態(tài)特性及時進(jìn)行參數(shù)整定。如果在控制過程中動態(tài)特性變化，比如在電機(jī)運(yùn)行過程中由負(fù)載的變化而引起系統(tǒng)動態(tài)特性變化，那么，參數(shù)就可以重新整定。3)控制器在實踐中也不斷地得到改進(jìn)在科技不斷進(jìn)步的同時，控制器也在不斷地升級和完善。控制器也逐步發(fā)展為最簡單、最實用的控制器。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(jī)性能容許的情況下，讓電機(jī)起動的速度加快。在系統(tǒng)調(diào)節(jié)的過程中，比例環(huán)節(jié)在反映速度控制過程中的偏差的同時還可以自動按照比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，在最短的時間內(nèi)減小偏差。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(qiáng)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。2） 提高系統(tǒng)的抗擾性能 在設(shè)計中轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)的設(shè)計都應(yīng)用調(diào)節(jié)器，如果系統(tǒng)中加入調(diào)節(jié)器，就可以提高系統(tǒng)的抗干擾性能，還可以對于電網(wǎng)電壓以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩的波動產(chǎn)生的擾動進(jìn)行抑制和調(diào)節(jié)，而且還可以加快調(diào)節(jié)時間。 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。過載倍數(shù)，取電流反饋濾波時間常數(shù)，轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)。取轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的飽和值為，輸出限幅值為，額定轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速給定。仿真觀察系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、電流響應(yīng)和設(shè)定參數(shù)變化對系統(tǒng)響應(yīng)的影響。 搭建模型 在本次設(shè)計中
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