【正文】 調(diào)節(jié)器的輸出值去激發(fā)晶閘管的觸發(fā)裝置。 直流 調(diào)速系統(tǒng)的 PID 仿真及分析 直流電動機的主要參數(shù)如下： 電動機： 額定電壓 Unom=220V， 額定電流 Inom=136A， 額定轉速 nnom=1460r/min，電勢常數(shù) Ce=*min/r。晶閘管裝置 的 放大系數(shù) Ks=40。 電磁 時間常數(shù) ： Ti=。 電流的 反饋系數(shù) β=。要求設計 時 電流調(diào)節(jié)器時電流超調(diào)量小于或等于 5％ ，設計轉速調(diào)節(jié)器時轉速超調(diào)量小于或等于 10％ . (1) 電流調(diào)節(jié)器的設計AC R K i(T iS+ 1)W= T iS 根據(jù)超調(diào)量可得 Ki=， Ti= 所以A C R 1 .0 1 3 (0 .0 3 S + 1 )W= 0 .0 3 S (2) 轉速調(diào)節(jié)器的設計A S R K n(T nS+ 1)W= T nS,根據(jù)超調(diào)量可得 Kn=， Tn=，所以A S R 1 1 .7 (0 .0 8 7 S + 1 )W= 0 .0 8 7 S (3) 1Ce =，mRT = Matlab 仿真軟件 下建立的傳統(tǒng) PID 控 制 的 仿 真 如 圖 所示 。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 13 頁 共 25 頁 圖 傳統(tǒng)直流電機空載時的仿真曲線圖 當給定電壓 Un=10V， step time=0s,當轉速達到穩(wěn)定后，在 2s時 加 入額定 負載電流為 1I=136A ，接近額定負載時系統(tǒng) 的轉速變化曲線如 圖 所示 圖 直流電機 PID控制 負載下的曲線仿真圖 本章小結 本章節(jié)詳細的描述了直流電機 PID 控制 系統(tǒng)的 結構和工作原理，最后通過 MATLAB軟件把仿真實現(xiàn)出來。 模糊控制器的編輯 直流電機 的模糊控制系統(tǒng) 具體工作步驟如下：根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的要求給定一個額定的轉速值，然后測量真實的轉速，得到兩者之間的轉速差。 直流電機調(diào)速模糊控制系統(tǒng)的核心是模糊控制器，所以本論文的重點就是模糊控制器的設計。 (2) 確定個輸入出變化量的變化范圍及量化因子 。 (4) 模糊推理 。 直流調(diào)速系統(tǒng)中模糊控制器的設計 按照一般步驟對模糊控制直流電機調(diào)速系統(tǒng)進行設計： (1) 在設計的時候，根據(jù)需要控制的對象確定該用什么結構的模糊控制器 。 (3) 確定模糊控制規(guī)則 。 模糊 控制器的選擇 模糊控制器有很多種模型，如圖 所示， 本論文采用的是二 維 的模糊控制器 。在實際的控制系統(tǒng)中，兩個輸入量一般為系統(tǒng)偏差 和偏差的變化 率 。這也是二維的模糊控制器比較常用的原因 [13]。它的功能應有盡有， 本次使 用的是 MATLAB 的仿真功能。它可以直觀、簡潔的設計仿真和分析模糊控制器 [14]。在前面三個編輯器中，可以完成 Mamdani 型和 Sugeno 型兩種模糊 推理系統(tǒng)的結構編輯、模糊子集的隸屬度函數(shù)及其分布的選定、模糊規(guī)則建立等等主要的設計任務，還有控制效果的仿真觀測和設計參數(shù)的調(diào)試。而后兩個界面只屬于只讀工具，是設計完成后觀察效果用的 [15]。 但是當 FIS 需要修改數(shù)據(jù)時，只有前面三個編輯器可以 修改，后面兩個觀察器則無法對 FIS 編輯器 進行修改。 在 MATLAB 的 命令窗口鍵入 fuzzy 后并按回車，以此來激 活 模糊推理 的 工具箱 。 在 FILE 菜單下 有兩種模糊控制器的模型，分別為 Mamdani 型還是 Sugeon 型。在EDIT 下添加輸入和輸出， 最后的結果為 兩 個輸入和一個輸出，輸入命名分別為 誤差 e和誤差變化率 ec 以及 輸出 u。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 16 頁 共 25 頁 圖 輸入輸出量設置 對于 誤 差 e， 論域是離散的， 其論域取 {10， +10}，設置 7 個隸屬度函數(shù)，分別為 NB(負大 )、 NM(負中 )、 NS(負小 )、 O(零 )、 PS(正小 )、 PM(正中 )、 PB(正大 )，即隸屬函數(shù)有 7 條，隸屬形狀為三角形 (trimf)。 圖 e 的隸屬度函數(shù)編輯圖 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 17 頁 共 25 頁 對于 變化率 ec， 論域是離散的， 其論域取 {0， 1}，設置 5 個隸屬度函數(shù)，分別為 NB、 NS、 O、 PS、 PB，即隸屬函數(shù)有 5 條，隸屬形狀為三角形 (trimf)。 圖 ec 的隸屬度函數(shù)編輯圖 對于 輸出 u， 論域是離散的， 其論域均取 {0， 10}，設置 7 個隸屬度函數(shù)，分別為 NB、 NM、 NS、 O、 PS、 PM、 PB，即隸屬函數(shù)有 7 條，隸屬形狀為三角形 (trimf)。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 18 頁 共 25 頁 圖 u 的隸屬度函數(shù)編輯圖 點擊 Edit 菜單中的 Rules 選項打開模糊控制編輯器 (Ruleedit)，將需要建立的模糊控制規(guī)則表添加到規(guī)則庫中。 表 模糊控制規(guī)則表 u e NB NM NS O PS PM PB ec NB PB PB PB PB PM O O NS PM PM PM PM O NS NS O PM PM PS O NS NM NM PS PS PS O NM NM NM NM PB O O NM NB NB NB NB 規(guī)則編輯結果如 圖 所示 。最后使用 File 菜單中的 Export 選項將做好的模糊推理系統(tǒng)保存到磁盤 (disk)和工作區(qū)(to workspace)，取名為 。 Ke、 Kc、 Ku 的計算方法如下： Ke=enx （ ） n 為誤差變量模糊子集的最大值， ex 為誤差論域的 幅值 ，通過 計算得 Ke=20。 通過 計算得 Kc=。 通過 計算得 Ku=2。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 21 頁 共 25 頁 圖 模糊控制 系統(tǒng) 仿真圖 其中 step1 負載的參數(shù)設 置 ，如圖 所示 。 當成功建立聯(lián)系后，中間會顯示 FIS，如圖 所示 。 圖 直流電機模糊控制系統(tǒng)仿真曲線圖 通過 圖 和圖 兩次實驗可以發(fā)現(xiàn) ， 采用傳統(tǒng) PID 控制得到的輸出波形在快速響應方面做得較好 ， 能較快的達到穩(wěn)態(tài)值 。從圖 中的輸出波形可以看出系統(tǒng)在 ， 之后進行微 小 的調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)的過程中沒有超調(diào)。 本章小結 本章節(jié)基于對模糊控制的了解下，建立了模糊控制系統(tǒng)，用 MATLAB 仿真 軟件實現(xiàn)了模糊控制，并對仿真結果做出分析。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 23 頁 共 25 頁 結束語 本文設計 了基于 模糊控制 的 直流電動機轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，通過與傳統(tǒng)的 PID 控制系統(tǒng) 比較，了解模糊控制調(diào)速系統(tǒng)的特性和優(yōu)點。 本課題通過介紹模糊控制的由來和發(fā)展，并一步一步介紹其相關概念，對模糊控制有了初步的了解之后，基于 MATLAB 這個強大的平臺，通過這個平臺進行建模和仿真，得到 了 理想的效果。 本論文中也有些缺點，沒有進行在額定負載下的仿真，并在其他方面說明模糊控制的優(yōu)越性。模糊控制會逐漸步入一個新的里程碑。從論文的選題、研究工作的開展，老師都提出了許多寶貴的意見，并為論文的順利進行提供了良好的學習環(huán)境，在此由衷地感謝老師對我的辛勤栽培。 感謝所有任課老師在這四年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。 在本論文的寫作過程中，指導老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱，中期檢查，到解決在設計過程中的具體問題，嚴格把關，循循善誘，在此我表示