基于自整定模糊PID控制器的SRM調(diào)速系統(tǒng)
惠鴻忠1，陳蓮2
(1聊城大學(xué)，山東聊裁252059；2山東第二技術(shù)學(xué)院，山東聊城252027)
摘要：以數(shù)字信號(hào)處理器為主控芯片，建立了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速(SRD)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了自整定模糊PID控制器，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)控制。實(shí)驗(yàn)證明，自整定模糊PID控制器兼有模糊控制器和PID控制器的優(yōu)點(diǎn)，能有效減小系統(tǒng)超調(diào)，縮短系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間，提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度，它是一種有效的控制算法，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：自整定模糊PID控制器；開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)；DSP；調(diào)速系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TM352 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—7018(2010)04—0045—03
0引言
融開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)與控制技術(shù)于一體的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速(SRD)系統(tǒng)具有電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，系統(tǒng)可靠性高，調(diào)速范圍廣，可以實(shí)現(xiàn)高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和低起動(dòng)電流等優(yōu)點(diǎn)，是一種****發(fā)展?jié)摿Φ男滦碗姍C(jī)調(diào)速系統(tǒng)[1]。但是，由于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)具有嚴(yán)重的非線性及變結(jié)構(gòu)、變參數(shù)特點(diǎn)，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，且在不同的控制策略下其參數(shù)、結(jié)構(gòu)都是變化的，因此固定參數(shù)的PID控制方式難以獲得理想的控制性能[2]。模糊控制是目前應(yīng)用較多的一種智能控制方法，無需被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型即能實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。其特點(diǎn)是當(dāng)工作條件在大范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，超調(diào)小，且具有很好的魯棒性。但模糊控制的系統(tǒng)中又很難消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且在變量分級(jí)不夠多的情況下，常常在平衡點(diǎn)附近會(huì)有小的振蕩現(xiàn)象[3]。針對(duì)以上情況，本文在參考一些模糊控制和模糊PID控制算法[4-5]。的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了采用自整定模糊PID控制器為速度調(diào)節(jié)器、以數(shù)字信號(hào)處理器
0引言
融開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)與控制技術(shù)于一體的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速(SRD)系統(tǒng)具有電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，系統(tǒng)可靠性高，調(diào)速范圍廣，可以實(shí)現(xiàn)高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和低起動(dòng)電流等優(yōu)點(diǎn)，是一種****發(fā)展?jié)摿Φ男滦碗姍C(jī)調(diào)速系統(tǒng)[1]。但是，由于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)具有嚴(yán)重的非線性及變結(jié)構(gòu)、變參數(shù)特點(diǎn)，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，且在不同的控制策略下其參數(shù)、結(jié)構(gòu)都是變化的，因此固定參數(shù)的PID控制方式難以獲得理想的控制性能[2]。模糊控制是目前應(yīng)用較多的一種智能控制方法，無需被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型即能實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。其特點(diǎn)是當(dāng)工作條件在大范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，超調(diào)小，且具有很好的魯棒性。但模糊控制的系統(tǒng)中又很難消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且在變量分級(jí)不夠多的情況下，常常在平衡點(diǎn)附近會(huì)有小的振蕩現(xiàn)象[3]。針對(duì)以上情況，本文在參考一些模糊控制和模糊PID控制算法[4-5]。的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了采用自整定模糊PID控制器為速度調(diào)節(jié)器、以數(shù)字信號(hào)處理器系統(tǒng)中，TMS320F2407的功能是綜合處理速度指令、速度信號(hào)以及電流傳感器、位置傳感器的反饋信息，通過PwM發(fā)生器向功率變換器一絕緣柵雙極晶體管(IGBT)輸出PwM信號(hào)，控制IGBT的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)sRM運(yùn)行狀態(tài)的控制。位置檢測(cè)裝置對(duì)SRM的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)信號(hào)送入DsP的cAP單元，經(jīng)處理后得到電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)向，從而完成速度環(huán)的閉環(huán)控制。電流檢測(cè)裝置用于檢測(cè)電機(jī)的相電流，經(jīng)隔離放大后，送入DSP的A／D接口，實(shí)現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，繼而實(shí)現(xiàn)電流環(huán)的閉環(huán)控制。功率變換器的作用是為SRM的運(yùn)行提供能量。
對(duì)于開關(guān)磁阻電機(jī)的控制，傳統(tǒng)的方法是在起動(dòng)和低速時(shí)采用電流斬波控制，高速時(shí)采用角度位置控制。其優(yōu)點(diǎn)是可以通過合理選擇參數(shù)，使得開關(guān)磁阻電機(jī)在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)工作于較佳狀態(tài)；但因存在模式轉(zhuǎn)換，因而控制復(fù)雜，成本偏高。而采用PwM技術(shù)，固定導(dǎo)通角，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的功率開關(guān)實(shí)施斬波，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速，在整個(gè)速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)單一模式控制，控制簡(jiǎn)單、性價(jià)比高。TMS320F22107恰好帶有PwM發(fā)生單元，可以產(chǎn)生8路具有可編程死區(qū)和可變輸出極性的PwM信號(hào)。PwM信號(hào)經(jīng)過光電隔離后輸入到功率變換電路，用以控制電機(jī)的運(yùn)行。
2自整定模糊PID控制器的設(shè)計(jì)
2．1控制器結(jié)構(gòu)及工作原理
自整定模糊PID控制器由兩部分構(gòu)成，即常規(guī)HD控制部分和模糊推理的參數(shù)校正部分，如圖2所示。
自整定模糊PID控制器的工作原理是：在運(yùn)行中通過不斷檢測(cè)偏差e和偏差 |
