基于模糊控制的感應電機直接轉矩控制系統

2 模糊直接轉矩控制系統設計
模糊控制是一種典型的智能控制方法，以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎的一種計算機數字控制，其基本思想是把人類(lèi)專(zhuān)家對特定被控對象或過(guò)程的控制策略總結成一系列控制規則，通過(guò)模糊推理得到控制作用集，作用于被控對象或過(guò)程。與傳統的控制方法相比，模糊邏輯控制無(wú)需系統的精確數學(xué)模型，具有魯棒性強，控制性能好的優(yōu)點(diǎn)，更適合對復雜、非線(xiàn)性時(shí)變、滯后系統的控制。模糊自適應PI速度調節器由常規PI控制器和模糊控制器兩部分組成，其原理如下：模糊控制器選用速度誤差e和速度誤差變化率ec作為輸入變量，利用模糊規則經(jīng)過(guò)模糊推理，輸出比例修正系數△KP、積分修正系數△KI，以在線(xiàn)實(shí)時(shí)調整PI控制器的參數，進(jìn)而產(chǎn)生給定轉矩信號，送入DTC控制系統對感應電機轉速進(jìn)行控制。圖2給出了系統的原理圖。
2．1 模糊變量
本模糊控制器采用兩個(gè)輸入變量和兩個(gè)輸出控制量。兩個(gè)模糊輸入變量分別為速度誤差、速度誤差變化率，分別用e和ec表示，輸出控制量為比例修正系數和積分修正系數，分別用△KP和△KI表示。e包含7個(gè)模糊子集，相應的語(yǔ)言變量為：負大(NB)、負中(NM)、負小(NS)、零(Z)、正小(PS)、正中(PM)和正大(PB)，論域為[-1，+1]，隸屬分布函數如圖3所示。

ec包含3個(gè)模糊子集，相應的語(yǔ)言變量為：負(N)、零(z)和正(P)，論域同樣為[-1，+1]，隸屬函數如圖4所示。

△KP，△KI分別包含4個(gè)模糊子集，相應的語(yǔ)言變量為：零(Z)、小(S)、中(M)、大(B)，論域為[0，1]，隸屬函數如圖5所示。
2．2 模糊控制規則
模糊PI參數自整定基本原則如下：
(1)當系統偏差(|e|)較大時(shí)，為使系統盡快消除偏差，不管ec的符號如何，都應取較大的KP和KI，以達到縮小偏差的目的。
(2)當系統偏差(|e|)是適中時(shí)，為防止系統超調過(guò)大，應取較小的KP，同時(shí)為保證一定的響應速度，KI要選取適中的數值。
(3)當系統偏差(|e|)較小或為零時(shí)，為縮短系統的調節時(shí)間，應選取適中的KP和較小KI的數值。根據上述調整規則和多次仿真結果，模糊控制器的控制規則如表1所示。

2．3 模糊推理和模糊決策
模糊推理采用Mamdani推理方法，采用最大隸屬度所對應的輸出為控制量，得到KP，KI的最終輸出值，其控制規則采用“If e=E and ec=Ec then △KP and△KI”的形式。
參照表1可得21條控制規則。
如If e=PB and ec=P then △KP=B and △KI=Z”，輸出量為比例修正系數△KP和積分修正系數△KI，在線(xiàn)調節PI參數，達到實(shí)時(shí)控制的目的。