[发明专利]一种基于模糊PI控制的永磁同步电机伺服控制系统

说明书

本发明涉及一种基于模糊PI控制的永磁同步电机伺服控制系统，包括由内到外设置的电流环结构、速度环结构和位置环结构，所述速度环结构和位置环结构均基于模糊PI控制器进行参数控制，所述模糊PI控制器的数据处理过程包括以下步骤：1)实时获取误差以及误差变化率；2)对误差以及误差变化率，依次进行模糊化、模糊推理、解模糊化和参数修正，获取参数调整量；3)基于误差、误差变化率以及参数调整量，通过PI控制器，进行参数控制。与现有技术相比，本发明将PI控制与模糊控制结合形成模糊PI控制，极好的提升了系统的抗干扰能力，改善了系统的稳态和动态性能，可有效消除系统动态误差，提高控制精度。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机伺服控制系统领域，尤其是涉及一种基于模糊PI控制的永磁同步电机伺服控制系统。

背景技术

伺服控制系统是指输出量可以迅速、有效、准确追踪给定量的自动控制系统，一直是电机控制技术的研究热点。目前应用在电气伺服领域的电机主要有两种：一种是无刷直流电机，一种是永磁同步电机(简称PMSM)。PMSM的优点在于转矩平稳、控制精度高、效率高、转动惯量低及噪声低等。因此，PMSM被广泛应用在高性能伺服领域中。PI控制历史悠久，在工业生产中应用范围广，然而实际领域中被控对象往往具有时变不确定性和非线性等特点，难以建立精确数学模型，传统PI控制器效果并不理想，因此需要一种更合适的控制方法。

另外，国产大飞机关键部件钛合金蒙皮机械加工采用了五轴激光切割设备，蒙皮零件尺寸大且精度要求高，对伺服电机的控制精度要求极高。然而目前的控制系统性能不足以达到零件精度和制造速度的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高控制精度的基于模糊PI控制的永磁同步电机伺服控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于模糊PI控制的永磁同步电机伺服控制系统，包括由内到外设置的电流环结构、速度环结构和位置环结构，所述速度环结构和位置环结构均基于模糊PI控制器进行参数控制，所述模糊PI控制器的数据处理过程包括以下步骤：

数据获取步骤：实时获取误差以及误差变化率；

调整量计算步骤：对误差以及误差变化率，依次进行模糊化、模糊推理、解模糊化和参数修正，获取参数调整量；

PI控制步骤：基于误差、误差变化率以及参数调整量，通过PI控制器，进行参数控制。

进一步地，所述基于模糊PI控制器进行参数控制的参数控制表达式为：

K_p＝K′_p+ΔK_p

K_I＝K′_I+ΔK_I

式中，K_p为比例控制参数，K_I为积分控制参数，K′_p为PI控制器本身的比例控制参数，K′_I为PI控制器本身的积分控制参数，ΔK_p为比例控制参数调整量，ΔK_I为积分控制参数调整量，所述参数调整量包括比例控制参数调整量和积分控制参数调整量。

进一步地，所述电流环结构基于PI控制器进行参数控制。

进一步地，调整量计算步骤中，所述模糊化的过程具体包括以下步骤：

量化处理步骤：对输入量进行量化处理；

论域变换步骤：将量化处理后的输入量，由其基本域转换到对应的模糊论域中；

模糊表示步骤：用对应的模糊集合表示变换到模糊论域的输入量；所述输入量包括误差和误差变化率。