【正文】 維模糊 ACR電流調節(jié)器 的仿真模型如圖 所示。 一維模糊控制雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)仿真模型 如圖 。單擊“ File” →“ Export”→“ To Disk...” ,保存 fis文件至磁盤。單擊 MF 編輯器菜單 “ Edit”→“ Rules...” ,打開規(guī)則編輯器，根據表 逐項添加模糊規(guī)則，如圖 所示。其結果如圖 和圖 所示。 首先打開 FIS 編輯器 中的 菜單“ Edit”→“ Membership Functions...” ,根據這個步驟 打開（ MF）編輯器。 第 16 頁（共 32頁） 圖 一維模糊 系統(tǒng) FIS 編輯器 下面是 FIS 編輯器編輯模糊系統(tǒng)的步驟： 1） FIS 默認的是單輸入 /單輸出結構，輸入 /輸出變量名分別為 input1 和output1，變量名可以通過本界面中的“ Name”進行修改，將它改為輸 入 E，輸出 ? 。同理可以得出 負中、負小、零、正小、正中、正大。 由于是 一維模糊控制器，所以輸入量只有一個誤差 E，誤差 E=理想轉速 實際轉速。在看了關于模糊控制規(guī)則的參考書和控制工程知識的基礎上，采用表 31 所列的模糊控制規(guī)則。及 E的模糊集為 {NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB},論域為 {1 1}。 （ 2） 一維模糊控制器規(guī)則表 根據推理的合成規(guī)則 得到模糊控制量 U? 經模糊決策，清晰化得到精確控制量 U? 。根據添加前的仿真模型仿真，那么輸出信號的范圍是 （ 0 2），但是在 FIS 編輯器中建立模糊控制器規(guī)則表 的時候，輸出信號只在正數范圍不好表示，于是 就在 FIS 編輯器中建立模糊控制器規(guī)則表時范圍自己設計，然后用圖 第 15 頁（共 32頁） 右邊的部分將輸出信號的范圍調整到模型要求的范圍中來。例如，本次仿真設計的中有 一維模糊 ASR轉速調節(jié)器 ， 一維 模糊 ACR電流調節(jié)器 兩個，如果不用量化因子將輸入信號的范圍縮小，那么就會建立兩個模糊 邏輯 控制器，這樣不僅增加了本次雙閉環(huán)模糊控制直流調速系統(tǒng) 仿真模型設計的難度，模型太多也更加容易出錯，所以這個量化因子的添加是非常必要的。而實現這個過程就要用到 FIS 編輯器，因為模糊邏輯控制器里面的的輸入、輸出和模糊規(guī)則等都要在 FIS 編輯器里面進行 設計，只有在 FIS 編輯器里面設計正確了，這個模糊邏輯控制器才能成功運行。 下面是一維模糊邏輯控制器 ACR 的部分圖形，如圖 所示。 根據一維模糊控制器圖 和圖 所示可以看出，模糊控制器的傳遞函數就是 W（ s） = 1()sKs?? ??。 其中傳統(tǒng) PID 控制器部分如圖 所示 。 一維模糊控制 雙閉環(huán) 直流調速系統(tǒng) MATLAB 仿真 模型 （ 1）一維模糊 轉速調節(jié)器 和 電流調節(jié)器的仿真模型 一維模糊 ASR轉速調節(jié)器 的仿真模型如圖 和圖 示。 如果 一 條連接線要分為幾條 ， 那么 就 應該在模型中畫 分支線 。 圖 Gain 模塊對話框 第 12 頁（共 32頁） 用鼠標左鍵雙擊其中的 Integrator模塊 ，則將 打開如圖 ，選擇 Limit output 框， 然后 它 下面 就填寫積分飽和值的范圍。 本次仿真，需 要 將 階躍時間從默認值 1改到 10， 階躍輸入模塊對話框如圖 。 第 10 頁（共 32頁） 圖 加法器模塊對話框 用鼠標左鍵 雙擊 Transfer F 模塊，則將 打開 如圖 窗口 ， 其中Numerator 為 分子 和 Denominator 為分母 。本次仿真需要用到減法器，就用 |+取代原來的 |++符號。 第 9頁（共 32頁） 圖 SIMULINK 模塊瀏覽器窗口 3） 修改 SIMULINK 中 模塊參數： 用鼠標左鍵 雙擊模塊圖案， 就會 彈出 關于該圖案的對話框， 然后 通過修改對話框 里面的 內容來 進行 設定模塊的參數。 2） 復制相關模塊： 首先 雙擊 建立仿真模型需要的 子模塊庫圖標， 這樣就能打開它 ， 然后 選中 仿真要用到的 子模塊， 最后將 子模塊 拉進 模型編輯窗口 中 。如圖 所示。 第 8頁（共 32頁） 系統(tǒng)總體結構 圖 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)結構圖 oiT 電流反饋濾波時間常數 onT 轉速反饋濾波時間常數 建立 仿真模型的 基本 操作 當打開 MATLAB 軟件時 ， 就會出現 MATLAB 的軟件界面，然后點 擊 MATLAB 命令窗口工具欄中 從左到右第 8 個 圖標 ， 這樣就能 進入 SIMULINK 窗口。 min/r,允許過載倍數 ?=； 晶閘管裝置放大系數： sK =40； 電樞回路總電阻： R=? ； 時間常數： lT =， mT =； 三相橋式電路的平均失控時間： sT =； 電流調節(jié)器超前時間常數： s? ? ； 轉速調節(jié)器超前時間常數： s? ? ； 電流濾波時間常數： oiT =； 轉速濾波時間常數： onT =； 轉速反饋系數 ? =除了具有非常好的跟隨性能之外，雙環(huán)系統(tǒng)的抗擾性能，特別是抗電網電壓擾動的性能大大優(yōu)于單環(huán)系統(tǒng)。 雙環(huán)系統(tǒng)具有優(yōu)良的動靜態(tài)特性。 在 實際系統(tǒng)中 ， 對于各種動態(tài)指標的要求各不 相 同， 需 根據生產機械的具體要求而定。 一般 以 零初始條件下 階躍 給定 下的 輸出響應 過程作為典型的跟隨過程 （ 階躍響應 ） 。 在 某 給定 ()tR 的作用下，系統(tǒng)輸出量 ()tC 的 響應可用 跟隨性能指標來描述。 穩(wěn)態(tài)性能指標主要包括調速范圍（ D）和靜差率（ S），調速范圍定義為負載機械對電動機的最高轉速要求與最低轉速要求之比，靜差率被定義為負載從空載到額定負載下的電機轉速降落與理想空載轉速之比，它反映系統(tǒng)在負載變化下的相對穩(wěn)定度。 兩個調節(jié)器一般都采用 PI 控制，穩(wěn)態(tài)時均能實現無靜差，并且都帶有限幅以限制電動機的最大電流。 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng) （ 1） 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成 如圖 所示 ，雙環(huán)系統(tǒng) 中設置 了 兩個調節(jié)器， 即轉速調節(jié)器（ ASR）和電流調節(jié)器（ ACR），它們 分別 處于系統(tǒng)的轉速環(huán)（外環(huán)，主環(huán)）和電流環(huán)（內環(huán)，副環(huán)）內，以實現對 轉速和電流 的調節(jié) 。 4）輸出量的反模糊化 由以上模糊推理得到的模糊量 U=C’ ，要將其用于實際控制中，必須先將其轉換成清晰量，這個過程即為輸出量的反模糊化。 Ri： if E is Ai and EC is Bi then U is Ci, i=1,2, 3)模糊推理 模糊推理是模糊控制器的核心，是采用模糊邏輯由給定的輸入模糊量到輸出模糊量的映射過程。利用知識庫中確定的模糊子集隸屬函數（常用的有三角形、梯形、鐘形、 S形、 Z 形等），得到精確輸入量的模糊量， 然后 用相應的模糊集合表示。 1）精確量的模糊化 這部分的作用是將輸入的精確量轉換為模糊量。 4）將控制量 U反模糊化得到精確的控制量 u。模糊控制算法的實現可以概括為以下 4個步驟： 1）根據當前采樣，得到 e和 ec，并將其作為模糊控制器輸入； 2）將輸入變量 e 和 ec的精確值變?yōu)槟：?E和 EC。實現一個優(yōu)秀模糊控制器的關鍵是建立能真實反映控制對象的響應特性的模糊控制規(guī)則表，而這往往需要扎實的技術知識和實踐經驗為基礎。 第 4頁（共 32頁） （ 2）模糊控制的基本理論 模糊控制 是一種先進的非線性智能控制方法， 它提供了一條 將人的控制經驗以 及推理過程 融入 自動控制 的 便捷途徑。 1980 年英國的 也 成功地將模糊控制理論應用到水泥窯的自動控制中，為模糊理論的實際應用開辟了嶄新的 道路 。 模糊集合論自提出以來，發(fā)展十分 快 速，并 且 在許多領域中 都有 廣泛應用。但當 不能得到精確的控制 對象的 模型或系統(tǒng) 參數 的情況下 ， PID 控制器的 具體結構和參數 往往需要 依靠經驗和 實地 調試來確定。 PID 控制器具有 結構簡單、穩(wěn)定 可靠 等優(yōu)點，因而 成為工業(yè)控制的主要技術之一 ，在實際的工程應用中應用的非常廣泛 。 3)進行仿真，并對結果進行了簡要分析。 第 3頁（共 32頁） 1） 對給定的系統(tǒng)，在分析模糊控制原理的基礎上，進行基于模糊控制的速度調節(jié)器算法設計：其中包括控制參數的確定、控制器輸入量的模糊化與去模糊化、模糊控制規(guī)則、總體調節(jié)流程設計等。模糊控制正是總結 了 操作人員的經驗并形成語言規(guī)則， 然后 運用模糊集合論模擬操作人員的操作和決策，從而實現自動控制 的。內環(huán)電流指令與反饋電流構成內環(huán)，電流偏差信號作為晶閘管脈沖觸發(fā)生成裝置的輸入信號，后與開環(huán)電路相同。雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的一個缺點是起動轉速超調，解決的一個方法是給系統(tǒng)加轉速微分負反饋。 由于單閉環(huán)直流系統(tǒng)不能充分按照理想要求控制電動機的電磁轉矩，因而不能實現允許的最大加速度下快速升速、制動等應用要求，而對于可逆軋鋼機等需要頻繁正反轉工作的調速系統(tǒng)，減少起制動時間是提高生產效率的重要保障之一。根據拖動源（電動機）的不同，自動調速系統(tǒng)一般分為直流電動機調速系統(tǒng)和交流電動機調速系統(tǒng)兩大類。 Keywords: Matlab 2020b； fuzzy controller； FIS Editor 第 2頁（共 32頁）