基于自整定模糊pid控制器的srm調速系統
惠鴻忠1，陳蓮2
(1聊城大學，山東聊裁252059；2山東第二技術學院，山東聊城252027)
摘要：以數字信號處理器為主控芯片，建立了開關磁阻電動機調速(srd)控制系統，設計了自整定模糊pid控制器，實現了開關磁阻電動機轉速的實時控制。實驗證明，自整定模糊pid控制器兼有模糊控制器和pid控制器的優點，能有效減小系統超調，縮短系統調節時間，提高系統穩態精度，它是一種有效的控制算法，具有較高的應用價值。
關鍵詞：自整定模糊pid控制器；開關磁阻電動機；dsp；調速系統
中圖分類號：tm352 文獻標識碼：a 文章編號：1004—7018(2010)04—0045—03
0引言
融開關磁阻電動機、現代電力電子技術與控制技術于一體的開關磁阻電動機調速(srd)系統具有電機結構簡單，成本低廉，系統可靠性高，調速范圍廣，可以實現高起動轉矩和低起動電流等優點，是一種****發展潛力的新型電機調速系統[1]。但是，由于開關磁阻電動機具有嚴重的非線性及變結構、變參數特點，難以建立精確的數學模型，且在不同的控制策略下其參數、結構都是變化的，因此固定參數的pid控制方式難以獲得理想的控制性能[2]。模糊控制是目前應用較多的一種智能控制方法，無需被控對象準確的數學模型即能實現較好的控制效果。其特點是當工作條件在大范圍內變動時，動態響應快，超調小，且具有很好的魯棒性。但模糊控制的系統中又很難消除穩態誤差，而且在變量分級不夠多的情況下，常常在平衡點附近會有小的振蕩現象[3]。針對以上情況，本文在參考一些模糊控制和模糊pid控制算法[4-5]。的基礎上，設計了采用自整定模糊pid控制器為速度調節器、以數字信號處理器
0引言
融開關磁阻電動機、現代電力電子技術與控制技術于一體的開關磁阻電動機調速(srd)系統具有電機結構簡單，成本低廉，系統可靠性高，調速范圍廣，可以實現高起動轉矩和低起動電流等優點，是一種****發展潛力的新型電機調速系統[1]。但是，由于開關磁阻電動機具有嚴重的非線性及變結構、變參數特點，難以建立精確的數學模型，且在不同的控制策略下其參數、結構都是變化的，因此固定參數的pid控制方式難以獲得理想的控制性能[2]。模糊控制是目前應用較多的一種智能控制方法，無需被控對象準確的數學模型即能實現較好的控制效果。其特點是當工作條件在大范圍內變動時，動態響應快，超調小，且具有很好的魯棒性。但模糊控制的系統中又很難消除穩態誤差，而且在變量分級不夠多的情況下，常常在平衡點附近會有小的振蕩現象[3]。針對以上情況，本文在參考一些模糊控制和模糊pid控制算法[4-5]。的基礎上，設計了采用自整定模糊pid控制器為速度調節器、以數字信號處理器系統中，tms320f2407的功能是綜合處理速度指令、速度信號以及電流傳感器、位置傳感器的反饋信息，通過pwm發生器向功率變換器一絕緣柵雙極晶體管(igbt)輸出pwm信號，控制igbt的工作狀態，實現對srm運行狀態的控制。位置檢測裝置對srm的轉子位置進行檢測，并將檢測信號送入dsp的cap單元，經處理后得到電機的速度和轉向，從而完成速度環的閉環控制。電流檢測裝置用于檢測電機的相電流，經隔離放大后，送入dsp的a／d接口，實現模擬量向數字量的轉換，繼而實現電流環的閉環控制。功率變換器的作用是為srm的運行提供能量。
對于開關磁阻電機的控制，傳統的方法是在起動和低速時采用電流斬波控制，高速時采用角度位置控制。其優點是可以通過合理選擇參數，使得開關磁阻電機在整個運行范圍內工作于較佳狀態；但因存在模式轉換，因而控制復雜，成本偏高。而采用pwm技術，固定導通角，對調速系統的功率開關實施斬波，實現調壓調速，在整個速度范圍內實現單一模式控制，控制簡單、性價比高。tms320f22107恰好帶有pwm發生單元，可以產生8路具有可編程死區和可變輸出極性的pwm信號。pwm信號經過光電隔離后輸入到功率變換電路，用以控制電機的運行。
2自整定模糊pid控制器的設計
2．1控制器結構及工作原理
自整定模糊pid控制器由兩部分構成，即常規hd控制部分和模糊推理的參數校正部分，如圖2所示。
自整定模糊pid控制器的工作原理是：在運行中通過不斷檢測偏差e和偏差變化率ec，將其輸入模糊 |
