基于mandani模糊控制器的感应电机调速方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于交流感应电机控制技术领域，具体设及一种基于MANDANI模糊控制器 的感应电机调速方法。
【背景技术】
[0002] 交流电机变频调速方法主要包括开环v/f调速和闭环调速，闭环调速又被称为矢 量控制方法，具体包含间接转子磁场定向、直接转子磁场定向、直接定子磁场定向等。其中 间接转子磁场定向由于需要的硬件少，控制性能高而得到广泛的应用。
[0003] 感应电机间接转子磁场定向矢量控制调速系统的原理为；W速度调节器为外环， W电流控制为内环，内环包含转矩电流（q轴电流）和励磁电流（d轴电流）两个电流调节 器，从而分别实现输出转矩和转子磁场的大小控制，而速度调节器的输入是速度给定和速 度反馈，其输出则是转矩电流调节器的输入，通过控制转矩的大小实现对电机速度的控制。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种速度调节器设计方法，W提高速 度调节器设计的灵活性和速度调节的平滑性。
[0005] 按照本发明提供的技术方案，所述基于MANDANI模糊控制器的感应电机调速方法 包括W下步骤：
[0006] 1)采用被控电机的速度误差及其误差变化量作为模糊控制器中MAMDANI模 糊推理系统的输入，模糊推理系统的输出经过一个积分环节的结果作为模糊控制器的 控制量，作用到被控对象上；所述速度误差及其变化量的量化因子是Ke，Kce;输出控制 量的变化量的量化因子是Ku;假设模糊推理系统对输入输出的关系是一个线性映射， 则输入输出的关系表述如下：化=KiXKgXe+KaXKtgXce，经过积分环节后的控制量 为；U= / 化iXKeXe+KaXKceXceWt，由于Ki，馬，Ke,Kce都是常数，贝IjU可W写成U= 。/edt+Cae，其中KiXKe，C2=KaXKce;
[0007] 当一个模糊推理系统的输入输出隶属函数确定，规则库被确定w后，推理系统对 输入输出的映射关系表征在变量Ki，K2上就是常数，C1和C2就完全由Ke和Kce确定；因此， 调节Ke,Kce的大小来改善系统的性能；
[000引 2)根据所述模糊控制器的规则库获得控制变量化，误差变量e，误差变化率ce的 S维曲面图；
[0009] 扣计算U，e和ce的初始值11〇,e〇和ce0;
[0010] 4)无超调情况下，将e与ce线性化，计算S维曲面图特殊的拐点，即误差的变化量 最大的点G的坐标Ui和e1，然后根据事先获得的=维曲面图查找出cei;
[0011] W根据初始点（U。，e。，ce。）与拐点G(Ui,e。cei)的坐标分别计算Ke和Kce。
[0012] 本发明的具体技术效果体现如下：
[0013] 1)通过本发明计算方法，便于设计模糊控制器；
[0014] 2)通过本发明所设计的模糊控制器，使感应电机调速更平滑。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明整体实施框图。
[0016] 图2是隶属函数图。
[0017] 图3是系统启动时的运行轨迹S维图；其中，
[0018] 图3(a)是没有超调系统启动运行的轨迹，图3(b)是系统启动运行存在超调的轨 迹。
[0019] 图4是系统启动时运行轨迹线性化S维图。
[0020] 图5理想启动过程e，ce和化的响应曲线。
【具体实施方式】
[0021] W下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0022] 本发明提出的基于MANDANI模糊控制器的感应电机调速方法，其实施对象为采用 矢量控制的感应电机驱动系统，该里采用被控对象的输出（电机的速度）误差及其误差变 化量作为MAMDANI模糊推理系统的输入，模糊推理系统的输出经过一个积分环节的结果作 为控制器的控制量，作用到被控对象上，如图1所示。其中，误差及其变化量的量化因子是 Ke，Kce;输出控制量的变化量的量化因子是Ku。假设模糊推理系统对输入输出的关系是一 个线性映射，则输入输出的关系可W表述如下：化=KiXK.Xe+KsXKt.Xce，经过积分环节 后的控制量为；u= /化lXKeXe+K2XK。eXce)dt，由于Kl，K2，Ke，Kce都是常数，则u可W 写成U =。/e化+C26,其中KiXKe，C2= KaXKce。
[0023] 当一个模糊推理系统的输入输出隶属函数确定，规则库被确定W后，推理系统对 输入输出的映射关系表征在变量Ki，馬上就是常数。因此类似于PI调节器的调节系统Cl 和C2完全由Ke和Kce确定。因此，可W调节Ke，Kce的大小来改善系统的性能。
[0024] 本发明在确定Ke和Kce时，包含W下调节方法和计算方法：
[0025] l)Ke和Kce的调节依据；
[0026] 2)计算Ke和Kce的大小，使得控制器获得良好的动态和稳态性能。
[0027] 参见图1，本发明具体包括W下步骤：
[002引 1、选择Ke和Kce的合理调节范围。
[0029] 针对误差及其变化量的描述，采用了 7个语言变量，[NB，醒，NS，Z，PS，PM，PB]，输 出的控制量也采用了 7个语言变量，[NB，醒，NS，Z，PS，PM，PB]，隶属函数如图2所示。
[0030] 定义的规则库如下：
[0031]
【主权项】
1.基于MNDANI模糊控制器的感应电机调速方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 采用被控电机的速度误差及其误差变化量作为模糊控制器中MMDANI模糊推 理系统的输入，模糊推理系统的输出经过一个积分环节的结果作为模糊控制器的控制 量，作用到被控对象上；所述速度误差及其变化量的量化因子是Ke，Kce;输出控制量 的变化量的量化因子是Ku;假设模糊推理系统对输入输出的关系是一个线性映射，则 输入输出的关系表述如下：du = K1XKejX e+K2XKmX ce，经过积分环节后的控制量为： u = J (K1XKeXe^K2XKceXce)Clt,由于 K1, K2, Ke，Kce 都是常数，则 u 可以写成u = C1 J edt+C2e，其中 C1= K1XKe, C2= K2XKce; 当一个模糊推理系统的输入输出隶属函数确定，规则库被确定以后，推理系统对输入 输出的映射关系表征在变量K1, K2上就是常数，C JPC 2就完全由Ke和Kce确定；因此，调 节Ke, Kce的大小来改善系统的性能； 2) 根据所述模糊控制器的规则库获得控制变量du，误差变量e，误差变化率ce的三维 曲面图； 3) 计算u，e和ce的初始值uQ，eQ和ce。； 4) 无超调情况下，将e与ce线性化，计算三维曲面图特殊的拐点，即误差的变化量最大 的点G的坐标七和e i，然后根据事先获得的三维曲面图查找出ce1; 5) 根据初始点（Uci, ed, Ceci)与拐点G(U1, ep Ce1)的坐标分别计算Ke和Kce。
【专利摘要】本发明提供了一种基于MANDANI模糊控制器的感应电机调速方法。本发明以感应电机的速度误差及其误差变化量作为MAMDANI模糊推理系统的输入，模糊推理控制器的输出经过一个积分环节作为感应电机速度环的输出，电流环依然采用基于间接转子磁场定向的矢量控制系统PI调节器结构。本发明说明了怎么选择模糊控制器参数的合理调节范围，分别对系统的动态响应性能的影响，如何合理的计算参数，使得控制器获得良好的动态和稳态性能。该发明提出了一种新的速度调节器设计方法，相较于传统的PI速度调节器，该方法更灵活，速度调节平滑性更好。
【IPC分类】H02P21-00
【公开号】CN104811113
【申请号】CN201510229411
【发明人】王艳, 刘洋, 吴定会, 纪志成
【申请人】江南大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月7日