經ga優化的電機模糊控制系統設計

    高志斌1，趙繼敏1，王芳2

（上海交通大學，上海200240；2.中國礦業大學，徐州221008中圖分類號：tp273+．4    文獻標識碼：e

文章編號：1004—7018(2010104一0074-112

0引言

    傳統電機保護控制系統采用交直流混合控制，但因元器件數量眾多，影響整個系統，并使得系統的安全系數有所降低。

在電動機控制叫路中，熱繼電器依靠雙金屬片發熱彎曲帶動輔助接點動作而起過流保護的作用，其精確度很低，且在長期使用或受到數次過載沖擊后，工作特性會發生很大變化，經常發生誤動或拒動現象。

 本文采用西門子公司的simoc0ce pr0電動機保護及控制裝置，既能滿足各種控制方式需要，又極大地簡化了控制器沒計，用一個部件取代眾多的控制元件，并從根本上解決了熱繼電器這一薄弱的保護環節。

1控制器設計

    傳統的自動控制，包括經典理論和現代控制理論中有一個共同的特點，即控制器的綜合設計都要建立在被控對確數學模型的基礎卜，但在實際工業生產中，很多系統的影響岡素很多，十分復雜，建立精確的數學模型特別同難。而模糊控制不需要建立數學模型，根據實際系統的輸入輸出結果，參考現場操作人員的工作經驗，就町以對系統進行實時控制。模糊控制器具有速度較快、精度較高以及對參數不敏感等優點，魯棒性極強。

    在本設計中，我們采用裝有simocode es pr0fessional2004+su3軟件的電腦通過pc電纜與基本單元或操作面板連接來上傳、下載及修改內部程序從而進行系統的設計。其總體設計圖如1所示。

    我們考慮到調節器的復雜性和控制精度的要求，選用以位置誤差及誤差變化率為輸入的二維模糊控制器。這樣既避免選擇一維控制器的動態性能不佳，也避免了采用三維模糊控制器的過于復雜、難以設計和占用計算機時間長、實時性差等弊端。此外，也會因限制采樣頻率提高，而直接影響控制精度，反而達l爪到滿意性能。

    以e和ec分別代表、和誤差變化率的語言變量，p為驅動電壓給定的語言變最。定義逆時針旋轉方向為正，其模糊控制規則如表1所示。

    由于輸入偏差e與誤差變化e，的論域均為：[6，一5，一4，3，2，l，o，1，2，3，4，5，6]，故在此論域上定義模糊集為7個：{nb，nm，ns，z，s，m，b}。

    隸屬函數均采用三角型隸屬甬數。其控制器各變量的隸屬函數圖形如圖2所示。

電機的模糊控制表參數我們依據經驗，先設置n串初始參數，構成初始群體，其中的遺傳算法有以下基本步驟：

    (1)k=o，隨機產生i個串，構成初始群體。

    (2)計算各串的適應度(值)fi，i=1，2，  ，n。

    (3)以下步驟產生新的群體，直到新群體中串的總數達到n；

    ①以概率從群體中選出兩個串si、sj。

    ②以概率pc對si，sj進行交換，得到新的串si、sj。

    ③以概率pm使si、sj。中的各位產生突變。

    (4)k=k+1，返回第2步。

    其系統的總體軟件設計流程圖如圖3所示。在電機的模糊控制表形成過程中，隔一段時間給定電機不同的速度，以根據采集到的電機轉速變化曲線通過遺傳算法部分的程序，自動計算出控制器參數的****化結果，然后待控制器參數較為穩定時，可以將遺傳算法優化部分程序跳過執行，使系統成為單純模糊控制系統，從而達到加快上位機運行速度，減少控制器參數設計中人工開支的作用。

2系統測試

    選用測試電動機為zjdl20／42 8，1 200 kw；電樞電壓660 v；額定電流1 950 a；額定轉速400r／min；過載倍數2 o；勵磁電壓63 v；勵磁電流88 2 a；磁場電阻o.716 ω；勵

磁回路時問常數o 992 s；電樞轉動慣量37 356 kn·m