高速電機(jī)：電阻型電機(jī)的模擬設(shè)施設(shè)計(jì)研討——華聯(lián)電機(jī)www.isfoot.cc
1作者采用離線計(jì)算形成控制決策表存放內(nèi)存的方案。速度環(huán)實(shí)時(shí)控制時(shí)，據(jù)輸入的e和e，查表即得對應(yīng)的輸出控制量增量。本文研究了量化因子和比例因子對SRD模糊控制器性能的影響，表明模糊控制與常規(guī)控制一樣，其動、靜態(tài)特性之間存在一定的矛盾，采用固定的參數(shù)難以獲得滿意的性能，為保證系統(tǒng)快速響應(yīng)，且超調(diào)小，應(yīng)引入自適應(yīng)模糊控制器。
2 SR電機(jī)8098單片機(jī)模糊控制的實(shí)現(xiàn)
2. 1精確量的模糊化
設(shè)SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差e（ e=設(shè)定值-實(shí)測值）、轉(zhuǎn)速偏差變化e（ e= e i - e i- 1）、控制器輸出增量U對應(yīng)的模糊子集均為7檔，即U～= EC～= E～{負(fù)大（ NL ） ，負(fù)中（ NM ） ，負(fù)?。?NS） ，零（ ZE） ，正?。?PS） ，正中（ PM ） ，正大（ PL） }對應(yīng)的量化等級均取15，分別表示為- 7， - 6， - 5， - 4， - 3， - 2， - 1， 0， + 1， + 2， + 3， + 4， + 5， + 6， + 7，即論域E、EC、U均為： {- 7， - 6， - 5，- 4， - 3， - 2， - 1， 0， + 1， + 2， + 3， + 4， + 5， + 6，+ 7}實(shí)際的SRD系統(tǒng)， e或e（以x記之）的變化范圍并非在之間，而在之間，可通過式（ 5）所示的變換y = 14 b - a（ x - a + b 2）（ 5）將在區(qū)間變化的變量x轉(zhuǎn)化為區(qū)間的變量y.例如，根據(jù)SR電機(jī)轉(zhuǎn)速環(huán)采樣周期，設(shè)e變化范圍為 ，在偏差變化實(shí)際值為e= 120時(shí)，代入式（ 5） ，得y= 3. 36，取整為3，故e對應(yīng)的量化因子GEC= 14/ 500；同理，若設(shè)e的變化范圍為 ，則e對應(yīng)的量化因子GE= 14/ 3000.可見，各變量只要乘上相應(yīng)的量化因子，即可轉(zhuǎn)化成在區(qū)間上變化的量。
2. 2極大極小模糊控制器設(shè)計(jì)
根據(jù)SRD現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，可確定一組控制規(guī)則。當(dāng)e i n給定，要求轉(zhuǎn)速降低，即占空比應(yīng)減小，故輸出U應(yīng)下降；而當(dāng)e i 及內(nèi)，若越出約束區(qū)間，則令其為相應(yīng)的區(qū)間邊界值。這是必要的，因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明，若按實(shí)際可能出現(xiàn)的e及e最大變化范圍及確定量化因子（ GE= 14/ 2e 1， GEC= 14/ 2e 1）。
因量化因子小，在接近暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，分辨率差，系統(tǒng)性能不佳。因此，在參數(shù)固定的模糊控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，應(yīng)以一合適的小于實(shí)際變化范圍的區(qū)間及來確定量化因子，即GE= 14/（ 2e 0） ， GEC= 14/ （ 2e 0） ，這樣，為了使實(shí)際的e及e對應(yīng)的模糊量不超出論域的范圍，需對實(shí)際的e及e用約束條件加以判斷、限幅。
3量化因子及比例因子的調(diào)整
量化因子GE、GEC及比例因子GU對SR電機(jī)模糊控制系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能有較大的影響，應(yīng)當(dāng)通過系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行，權(quán)衡穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面的要求整定。
3. 1偏差e量化因子GE的選取偏差e量化因子GE的大小本質(zhì)上反映了控制系統(tǒng)對速度偏差的分辨率，影響系統(tǒng)的靜態(tài)誤差的動態(tài)調(diào)整時(shí)間。GE大，系統(tǒng)上升速率大，但GE過大，將使系統(tǒng)產(chǎn)生較大的超調(diào)，從而延長過渡過程。若GE很小，則系統(tǒng)上升較慢，快速性差； GE還直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)。
若設(shè)第k次執(zhí)行速度環(huán)對應(yīng)的速度偏差量化值為E（ k） ，其精確量為e（ k） ，則有E（ k） = INT（ GE e（ k） + 0. 5）（ 6）模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過程可用下述模糊規(guī)則描述：若偏差為“零”，偏差變化為“零”，則控制增量為零。語言值“零”對應(yīng)于一定的范圍，當(dāng)誤差和誤差變化都進(jìn)入語言值“零”所對應(yīng)的范圍時(shí)，系統(tǒng)即進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。由式（ 6）可導(dǎo)出誤差的穩(wěn)態(tài)取值范圍：GE e（∞） ， GE取值大小對SR電機(jī)負(fù)載起動性能的影響如所示。圖中三條曲線分別對應(yīng)于GE = 0. 035， e約束區(qū)間為 ；GE= 0. 00875， e約束區(qū)間為 ； GE= 0. 0047， e約束區(qū)間為三種GE取值在給定速度800r/ min下的實(shí)測起動性能。
GE取值對SR小電機(jī)起動性能的影響（速度給定800r / min， GU= 2， GE C= 0. 07）由可見， GE= 0. 035，系統(tǒng)超調(diào)小，穩(wěn)態(tài)誤差小，有較好的動、靜態(tài)態(tài)能； GE= 0. 00875和GE = 0. 0047，過渡過程時(shí)間長，穩(wěn)態(tài)精度很差，動、靜態(tài)性能差。
3. 2偏差變化量化因子GEC的選取GEC越大，系統(tǒng)輸出變化率越小，系統(tǒng)變化越慢，過渡過程時(shí)間長；若GEC越小，則系統(tǒng)反應(yīng)越快，但GEC取值過小易導(dǎo)致很大的超調(diào)和振蕩，這同樣使系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間變長。
在GU固定為2， GE固定為0. 0175， e約束區(qū)間為 ， GEC取值大小對SR電機(jī)負(fù)載起動性能的影響如所示。圖中3條曲線分別對應(yīng)于GEC= 0. 14， e約束區(qū)間為 ；GEC= 0. 035， e約束區(qū)間為 ； GEC = 0. 00875， e約束區(qū)間為 3種GEC取值在給定速度800r/ min下的實(shí)測起動性能。
GEC取值對SR電機(jī)起動性能的影響（速度給定800r/ min， GU= 2， GE = 0.0175）由可見， GEC取0. 14，系統(tǒng)超調(diào)很小，過渡過程較快，系統(tǒng)有較好的動、靜態(tài)性能； GEC取0. 0875，系統(tǒng)超調(diào)很大， （高達(dá)25%）過渡過程很慢（約5 . 5s ） ，且有振蕩，動態(tài)性能很差； GEC取0. 035的性能介于GEC取0. 14和GEC取0. 00875之間。實(shí)驗(yàn)表明， GEC取值不宜小于0. 035.
3. 3控制輸出比例因子GU的選取GU在系統(tǒng)響應(yīng)的上升和穩(wěn)定階段有不同的影響。在上升階段， GU取得越大，上升越快，但易導(dǎo)致超調(diào)。
GU小，則系統(tǒng)的反應(yīng)比較緩慢。在穩(wěn)定階段， GU過大亦會引起振蕩。
在GE固定為0. 0175， e約束區(qū)間為 ； GEC固定為0. 07， e約束區(qū)間為。圖中三條曲線分別對應(yīng)于GU= 1， GU = 4和GU = 10三種GU取值在給定速度800r/ min下的實(shí)測起動性能?？梢姡?GU取10，系統(tǒng)初始上升很快，但有很大的超調(diào)和振蕩，導(dǎo)致調(diào)節(jié)時(shí)間很長； GU取4或取1，系統(tǒng)超調(diào)較小，過渡過程較快。
