[发明专利]基于四个修正因子的电机非平衡负载模糊控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及模糊控制领域，具体涉及基于四个修正因子的电机非平衡负载模糊控制方法。

背景技术

经典PID控制算法已经能够很好地解决有精确数学模型的控制问题，但是在某些应用中电机轴在转动的过程中，负载产生的阻力矩是变化着的，这时不能得到精确地电机模型。无法实现在非平衡负载时超调小，系统响应时间短的效果。现有的模糊控制方法的在非平衡负载时超调大，系统响应时间长。

发明内容

本发明是为了解决现有的模糊控制方法在非平衡负载时超调大，系统响应时间长的问题。

本发明所述的基于四个修正因子的电机非平衡负载模糊控制方法为：通过传感器测量电机转子的实际转角Ω，采用给定的电机转子转角信号r与实际转角Ω做差获得偏差信号e，该偏差信号e经过偏差量化因子Ke处理得到模糊控制器输入量偏差E，该输入量偏差E输入至模糊控制器；所述模糊控制器为带有四个修正因子的模糊控制器，同时，将偏差信号e求导，并经过偏差变化率因子Kec处理得到模糊控制器输入量偏差变化率EC，该输入量偏差变化率EC输入至模糊控制器，所述模糊控制器将输入的输入量偏差E和输入量偏差变化率EC进行模糊化、模糊推理和决策，得到输出量u，该输出量u经过输出量化因子Ku处理得到电机的控制电压U，该控制电压U输出给电机实现对电机的控制。

本发明所述的基于四个量化因子的电机非平衡负载的模糊控制方法在非平衡负载时超调小，系统响应时间短，单位阶跃响应比单个修正因子的算法快25％左右。

附图说明

图1为本发明的控制原理框图；

图2为现有直流电机非平衡负载模型的等效框图；

图3为电机轴处于水平位置时，非平衡对称的负载相对于电机轴的等效模型图；

图4为电机轴处于水平位置时，非平衡对称的负载力矩波形图；

图5为电机轴处于竖直位置时，非平衡对称的负载相对于电机轴的等效模型图；

图6为二维模糊控制器的结构示意图；

图7为在负载平衡的情况下，单位阶跃跟踪信号曲线图；

图8为在负载平衡的情况下，模糊控制器控制电压U曲线图；

图9为在负载平衡的情况下，偏差信号曲线图；

图10为在非平衡负载情况下，加入非平衡负载时的响应曲线图；

图11为在非平衡负载情况下，加入非平衡负载时的控制器的控制电压U曲线图；

图12为在非平衡负载情况下，加入非平衡负载时的偏差信号变化曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于四个修正因子的电机非平衡负载模糊控制方法为，通过传感器测量电机转子的实际转角Ω，采用给定的电机转子转角信号r与实际转角Ω做差获得偏差信号e，该偏差信号e经过偏差量化因子Ke处理得到模糊控制器输入量偏差E，该输入量偏差E输入至模糊控制器；所述模糊控制器为带有四个修正因子的模糊控制器，同时，将偏差信号e求导，并经过偏差变化率因子Kec处理得到模糊控制器输入量偏差变化率EC，该输入量偏差变化率EC输入至模糊控制器，所述模糊控制器将输入的输入量偏差E和输入量偏差变化率EC进行模糊化、模糊推理和决策，得到输出量u，该输出量u经过输出量化因子Ku处理得到电机的控制电压U，该控制电压U输出给电机实现对电机的控制。

当模糊输入量偏差E和模糊输入量偏差变化率EC较大时，取较小的Ke和Kec，减小对模糊输入量偏差E和模糊输入量偏差变化率EC的分辨能力，同时取较大Ku，增大电机的控制电压U的变化，减小过渡过程时间；当模糊输入量偏差E和模糊输入量偏差变化率EC较小时，取较大的Ke和Kec，提高对模糊输入量偏差E和模糊输入量偏差变化率EC的分辨率，同时取较小Ku，减小电机的控制电压U的变化，减小超调量，缩短到达稳态的时间。

可以选择不同的量对模糊输入量偏差E及模糊输入量偏差变化率EC语言变量量化值进行加权，直接改变模糊规则表，电机的控制电压U则会相应变化，同样控制了电机对象。形式为

U＝-<αE+(1-α)EC>，0≤α≤1

其中，α为修正因子。