一种基于模糊pid的主从式多电机同步控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法，其中，从电机采用模糊PID控制器。模糊PID将传统PID控制与模糊控制结合，它能根据环境的变化，实时地调整PID的三个参数，实现PID参数的自整定，模糊PID在工业实际应用中有着非常重要的作用。本发明提出的基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法，当主电机受到扰动而发生速度变化时，由于从电机采用的是模糊PID控制器，它能感知主电机的速度变化，实时地调整PID控制器的三个参数，以便跟随主电机的速度，实现主从电机间的高精度同步。
【专利说明】
一种基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法，属于现代运动控制技术领域。
【背景技术】
[0002]随着科技的不断进步和工业技术的飞速发展，人们对工业产品的期望越来越高，自然而然对产品质量的要求上也日益剧增，而电机是工业生产中必不可少的元件，因此，就对电机系统的控制性能也就提出了越来越高的标准。现在，越来越多的工业生产过程中，传统的电动机控制模式已经不能满足生产需求了，这时就对生产系统提出了新的挑战，多电机系统就在这个时候应运而生。
[0003]在汽车焊接行业、生产车间物件传输过程、以及轨道交通、冶金业和纺织业中，过去的单电机驱动控制系统，已经无法满足人们要求的高精度、高效率的生产要求了。这时候多电机驱动控制系统就能很好地解决该问题，满足高精度、高效率的生产要求。传统的电机控制多采用经典PID控制算法，经典PID控制算法作为一般工业过程控制方法应用范围相当广泛。原则上讲它并不依赖于被控对象的具体数学模型，但算法参数的整定却是一件很困难的工作。更为重要的是即使参数整定完成，由于参数不具有自适应能力，因环境的变化，PID控制对系统偏差的响应变差，参数需重新整定。
[0004]主从式多电机同步控制(以两台为例)就是将系统中的电机分为主电机和从电机，将输入信号给主电机，主电机的输出作为从电机的输入，让主电机跟随从电机运行，实现电机的同步。现存在的主从式多电机控制方法中的单个电机均采用的是传统的PID控制，控制原理图如图1所示，由于传统PID的控制一旦参数确定了，在运行过程中就无法改变，因此当主电机在运行过程中受到扰动时，从电机由于PID控制器的参数已经确定，就无法实时调整PID的参数，就会导致主从电机之间出现较大的同步误差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:实现主从电机间的高精度同步。
[0006]为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法，其中，从电机采用模糊PID控制器，其特征在于，包括以
[0007]下步骤:
[0008]步骤1、确定PID控制器的三个参数KfnK^Ki与偏差E以及偏差变化EC之间的模糊关系，控制规则为:
[0009]当|eI较大时，取较大的Kp与较小的κΙ;
[0010]当IEI和IEC I处于中等大小时，取较小的Kp，Kd的取值对系统响应的影响较大，1^的取值要适当；
[0011]当|EI较小时，Kp与&均应取得大些，Kd取较大的值；
[0012]当IECI较大时，Kd取较小的值；
[0013]在运行时实时检测E及EC的值，根据先前确定的模糊关系，利用模糊推理的方法，在线修改PID控制器的三个参数，让PID参数可自整定，以满足不同E和EC对控制参数的要求；
[0014]步骤2、确定模糊PID控制器的输入变量E和EC、输出变量ΔΚΡ、AKlS其基本论域；
[0015]步骤3、确定模糊PID控制器的输入变量E和EC、输出变量ΔΚΡ、Δ化模糊集上的论域和模糊语言集合；
[0016]步骤4、确定模糊PID控制器输入、输出变量的隶属函数；
[0017]步骤5、建立PID参数模糊控制规则表；
[0018]步骤6、通过模糊运算求出ΔΚΡ、AK1的模糊控制调整表；
[0019]步骤7、根据模糊PID控制器算法的原理建模仿真。
[0020]优选地，在所述步骤4中，所述隶属函数选取三角形分布的隶属函数。
[0021]优选地，在所述步骤I中，取Ki = O。
[0022]模糊PID将传统PID控制与模糊控制结合，它能根据环境的变化，实时地调整PID的三个参数，实现PID参数的自整定，模糊PID在工业实际应用中有着非常重要的作用。
[0023]本发明提出的基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法，当主电机受到扰动而发生速度变化时，由于从电机采用的是模糊PID控制器，它能感知主电机的速度变化，实时地调整PID控制器的三个参数，以便跟随主电机的速度，实现主从电机间的高精度同步。
[0024]基于模糊PID主从式多电机同步控制，当主电机在运行过程中受到扰动而转速发生变化时，由于从电机的控制器采用的是模糊PID控制器，它能够根据主电机的转速变化，实时在线调整PID控制器的参数，实现参数的自整定，从而更好地跟随主电机的转速运行，具有更好的同步精度，抗扰动能力也大大提高，具有更广泛的应用范围。
【附图说明】
[0025]图1为传统主从式多电机同步控制原理图；
[0026]图2为基于模糊PID的主从式多电机同步控制原理图；
[0027]图3为模糊PID流程图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0029]本发明提供的一种基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法包括以下步骤:
[0030]步骤1、首先确定PID控制器的三个参数KhK^K1与偏差E以及偏差变化EC之间的模糊关系，这个控制规则很重要，一般经验:
[0031 ]①当IE I较大时，为使系统具有较好的跟踪性能，应取较大的Kp与较小的&，同时为避免系统响应出现较大的超调，应对积分作用加以限制，通常取1^ = O。
[0032]②当IE I和I EC I处于中等大小时，为了使系统响应具有较小的超调，Kp应取得小些。在这种情况下，Kd的取值对系统响应的影响较大，Ki的取值要适当。
[0033]③当IEI较小时，为使系统具有较好的稳定性能，&与&均应取得大些，同时为避免系统在设定值附近出现振荡，KD的取值相当重要，一般在IEC I较小时，Kd的取值应该较大些；
[0034]④当IECI较大时，KD的取值应该较小些。
[0035]然后在运行时实时检测E及EC的值，根据先前确定的模糊关系，利用模糊推理的方法，在线修改PID控制器的三个参数，让PID参数可自整定，以满足不同E和EC对控制参数的要求，从而使控制系统有良好的动态、稳态性能。
[0036]步骤2、确定模糊PID控制器的输入变量E和EC、输出变量Δ ΚΡ、Δ KlS其基本论域。
[0037]步骤3、确定模糊PID控制器的输入变量E和EC、输出变量ΔΚΡ、Δ化模糊集上的论域和模糊语言集合。
[0038]步骤4、确定模糊PID控制器输入、输出变量的隶属函数。隶属函数的形状直接影响模糊控制器的性能，本发明选取三角形分布的隶属函数，其运算简单、迅速。
[0039]步骤5、建立PID参数模糊控制规则表。建立合适的模糊控制规则直接关系到控制器性能的优良与否，模糊规则主要依赖于工程人员长期以来积累的操作经验和专家知识，将其进行总结。
[0040 ]步骤6、通过模糊运算求出的模糊控制调整表。
[0041]步骤7、根据模糊PID控制器算法的原理，其工作流程图如图3所示，建模仿真。
【主权项】
1.一种基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法，其中，从电机采用模糊PID控制器，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、确定PID控制器的三个参数Kp 与偏差E以及偏差变化EC之间的模糊关系，控制规则为: 当IE I较大时，取较大的Kp与较小的&，取K1 = O; 当IE I和I EC I处于中等大小时，取较小的KP，KD的取值对系统响应的影响较大，K1的取值要适当； 当IE I较小时，Kp与&均应取得大些，Kd取较大的值； 当IECI较大时，Kd取较小的值； 在运行时实时检测E及EC的值，根据先前确定的模糊关系，利用模糊推理的方法，在线修改PID控制器的三个参数，让PID参数可自整定，以满足不同E和EC对控制参数的要求；步骤2、确定模糊PID控制器的输入变量E和EC、输出变量Δ Kp, Δ KlS其基本论域； 步骤3、确定模糊PID控制器的输入变量E和EC、输出变量△ ΚΡ、Δ K1模糊集上的论域和模糊语言集合； 步骤4、确定模糊PID控制器输入、输出变量的隶属函数； 步骤5、建立PID参数模糊控制规则表； 步骤6、通过模糊运算求出△ Kp、△ K1，的模糊控制调整表； 步骤7、根据模糊PID控制器算法的原理建模仿真。2.如权利要求1所述的一种基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法，其特征在于，在所述步骤4中，所述隶属函数选取三角形分布的隶属函数。3.如权利要求1所述的一种基于模糊PID的主从式多电机同步控制方法，其特征在于，在所述步骤I中，取Ki = O。
【文档编号】H02P5/50GK106026793SQ201610485476
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】周武能, 潘亮, 张杨
【申请人】东华大学