[发明专利]一种用于异步电机驱动的自整定模糊控制方法

说明书

本发明公开了一种用于异步电机驱动的自整定模糊控制方法，其特征在于，基于自整定调优算法来优化调整PI模糊控制器的比例因子GE、PI模糊控制器的比例因子GC、PI模糊控制器的比例因子Gdu、PI控制器的参数KP和PI控制器的参数KI。该控制方法可自适应地改善系统的稳态响应。

技术领域

本发明涉及一种用于异步电机驱动的自整定模糊控制方法，属于电力传动控制技术领域。

背景技术

用于运动控制的电机驱动器必须具有快速的转矩响应、转矩的可控性以及一个宽范围操作条件下的速度响应。众所周知，矢量控制能够解决交流电机驱动的控制问题。在已知转子时间常数的情况下，间接矢量控制法通过估计转差速度来解耦电机电流分量的磁通和转矩。该方法的精度很大程度上取决于电机参数的精度，尤其是转子时间常数Tr。然而转子时间常数Tr的变化往往会导致磁场方向失调并降低系统性能，对于大型高效异步电机系统来说尤其如此。虽然间接磁场定向法对电机参数的变化非常敏感，但通常比直接磁场定向法更受欢迎。这是因为直接法需要对机器进行修改或特别设计。此外，磁通传感器的脆弱性往往会降低异步电动机驱动固有的鲁棒性。

传统的PI控制器是工业电气驱动中最常用的速度控制方法之一。由于大多数工业过程通常是复杂时变的、模型不确定的非线性系统，这给建模过程带来了额外的复杂性。众所周知，PI控制器可能不足以处理受到严重干扰的系统。实际上，PI控制器的主要缺点是在间接转子磁链导向的情况下，对系统参数变化的敏感性、对外界扰动和负载变化的抑制能力不足、对惯性增加和转子电阻变化的鲁棒性。因此，控制器的参数必须根据系统的当前趋势不断进行调整。

PI控制器的系数整定有多种自适应控制技术，如模型参考自适应控制MRAC、滑模控制SMC、变结构控制VSC和自整定PI控制等。上述控制器的设计取决于系统的精确数学模型。然而，由于系统饱和、温度变化和系统扰动，往往难以建立精确的系统数学模型。

模糊逻辑控制是模糊逻辑技术与自动控制系统相结合的产物。由于PI控制器和PID控制器在工业应用中的普及，在过去的十年中，模糊控制器的发展大多围绕着模糊PID控制器、PI控制器或PD控制器。在标准的模糊控制系统中，模糊控制器的比例因子是在标称条件下确定和选择的，而标称条件下不能同时兼顾大转速范围驱动系统的动态和稳态性能。

为了实现对间接磁场定向控制IFOC异步电机大转速范围驱动系统的控制，并获得良好的动态和稳态性能，需采用一些新的控制方法和控制技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于异步电机驱动的自整定模糊控制方法，用于一种间接磁场定向控制IFOC异步电机大转速范围驱动系统的控制方法，以期获得良好的动态和稳态性能，快速的转矩响应、转矩的可控性以及一个宽范围操作条件下的速度响应。

为达到上述目的，本发明提供一种用于异步电机驱动的自整定模糊控制方法，包括：

基于自整定调优算法来优化调整PI模糊控制器的比例因子GE、PI模糊控制器的比例因子GC、PI模糊控制器的比例因子Gdu、PI控制器的参数KP和PI控制器的参数KI。

优先地，基于自整定调优算法来优化调整PI模糊控制器的比例因子GE，包括：

GE(k)＝(1/GE(k-1))×α(k)，

其中，GE(k)是第k个采样实例的PI模糊控制器的比例因子GE，GE(k-1)是第k-1个采样实例的PI模糊控制器的比例因子GE，α(k)为预先设定的增益更新系数。

优先地，基于自整定调优算法来优化调整PI模糊控制器的比例因子GC，包括：

速度控制器结构表示为:

u(k)＝u(k-1)+du(k)，

i_qs^*＝Gdu(k)×u(k)，