模糊控制在交流調速中的應用現狀及前景
周 煉，謝運祥
(華南理工大學電力學院，廣東廣州 510640)
摘要：綜述和分析了模糊控制技術在交流調速領域中的應用，結合模糊控制技術的發展，給出了一些具體的應用實例，并提出了有待進一步解決的問題和發展前景．
關鍵詞；模糊控制調速交流電動機
中圖分類號：tm301.2 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)02-0029-03
1引 言
交流電機是一個多輸入多輸出的非線性系統，它一方面具有較為確定的數學模型，另一方面又具有非線性和參數變化的特點。傳統的電機調速系統大多采用結構簡單、性能穩定的pid控制技術，但這種方法局限于線性系統，并過分地依賴于控制對象的模型參數，魯棒性差。對于模型參數大范圍變化且具有較強非線性環節的系統，pid調節器難以滿足高精度、快響應的控制要求，常不能有效克服負載、模型參數的大范圍變化及非線性因數的影響。現在的控制方法，包括矢量控制都是建立在系統數學模型的基礎上，一旦模型偏離了實際的系統，控制系統的性能就會大大降低；而且負載特性各不相同，使得設計和調節都很困難。為了提供交流高精度的電動機控制方法，國內外學者運用現代控制理論中幾乎所有的方法對其進行了太量的研究。將已有的控制方法和智能控制手段相結合，是研究出高性能的交流調速系統基本思路。
模糊控制是一種典型的智能控制方法，廣泛地應用于自然科學和社會科學的許多領域，其****的特點是將專家的經驗和知識表示為語言控制規則，并用這些規則去控制系統，這樣它可以不依賴于被控對象的精確數學模型，能夠克服非線性因數的影響，對調節對象的參數具有較強的魯棒性。模糊控制主要包括模糊化、模糊推理及模糊判斷三部分。其中模糊化將精確測量值轉化為模糊語言，用模糊集表示實測的輸入值；模糊推理根據已知的控制規律和數據，用已知的模糊輸入量推導出相應的模糊輸出，它是模糊控制器的核心；模糊判決實現由控制輸出模糊量到精確量的轉化，以得出用于控制的精確輸出值。通常模糊判決所采用的方法有****隸屬度方法、中位數判決方法和加權平均法等。
將模糊控制器用于電機調速可以充分體現其適應于非線性時變、滯后系統的控制、魯棒性強的特點，由于不需要建立被控對象的精確數學模型，因而設計較方便。近年來這方面的研究很活躍，文中將介紹一些典型的應用。
2簡單模糊控制器在交流調速中的應用
2,1速度控制
模糊控制在交流傳動系統中的應用主耍是速度控制[1]，模糊控制器處于最外環，而內環仍保留矢量控制、滑動模解耦控制等傳統控制方法。用模糊控制器取代常規的pi控制品[2]，在參數變化、負載擾動的情況下仍可得到快速、強魯棒性的控制。為了使系統性能與機械負載匹配，文獻[3]應用模糊推理合成規則，建立電動機模型，采用參數自調整方案，以滿足過程響應在不同運動狀態下對參數的不同要求。模糊控制在轉矩環的應用有感應電動機的轉差增益調節控制，當轉差增益失調時，用模糊邏輯來修改其中的參數以維持解耦條件成立。文獻[4]提出了一種采用模糊控制器的異步電機直接轉矩控制系統，應用模糊邏輯來確定逆變器的開關狀態，把磁鏈位置、磁鏈誤差和轉矩誤差作為模糊變量，模糊控制器基于一套模糊規則來選擇開關狀態，從而有效地提高系統在啟動和轉矩指令突變時的響應速度。
2.2模糊系統辨識
在異步電動機運行時由于定子電阻是一直變化著的，這嚴重影響了系統的低速性能。現代調速理論如直接轉矩控制、解耦控制等很難解決這一問題。文獻[5]提出了基于模糊控制理論設計的定子在線觀測器，能比較準確的反映出定子變化的實時值，為改善系統的低速性能創造了條件。
3復合模糊控制技術在交流調速中的應用
將模糊控制策略直接用于電機的速度控制往往得不到好的控制效果，這樣控制器的分辨率很底，還會出現穩態誤差。增加論域的數量固然可以提高分辨率，但會降低控制器的處理速度，增加數據的儲存量，論域取得過小時還可能使系統出現不穩定。采用復合模糊控制是解決這一矛盾的有效方法。
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