基于模糊PID 的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真研究

【文章摘要】

利用模糊PID 策略控制直流電機(jī), 這種方法可使直流電機(jī)快速穩(wěn)定調(diào)速, 并在Simulink 仿真環(huán)境下與傳統(tǒng)PID 進(jìn)行對(duì)比, 證實(shí)了方法的有效性。

【關(guān)鍵詞】

直流電機(jī);Fuzzy-PID 控制; 調(diào)速系統(tǒng)

1 模糊-PID 算法仿真與實(shí)現(xiàn)：

1.1 直流電機(jī)模型設(shè)計(jì)

建立仿真模型并對(duì)其進(jìn)行封裝，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1 所示。模型為兩輸入，三輸出， 具體為輸入端電壓，負(fù)載轉(zhuǎn)矩，輸出為電機(jī)轉(zhuǎn)速，電磁轉(zhuǎn)矩，電樞電流。

2 仿真研究

系統(tǒng)模型中選用增量式PID，為了便于比較傳統(tǒng)PID 與模糊-PID 控制兩種方法對(duì)系統(tǒng)的特性，將二者建立在同一個(gè)仿真系統(tǒng)中，針對(duì)同一個(gè)對(duì)象，采用同一個(gè)給定信號(hào)。系統(tǒng)建立仿真模型如圖2 ：

將上述部分連接完后，設(shè)置各部分仿真參數(shù)。=2.25， =0.0465， =0.002， = =1.1， =0.7。increasePID 為四輸入單輸出的增量式子系統(tǒng)。系統(tǒng)仿真時(shí)間為5s，采用階躍輸入作為轉(zhuǎn)速給定，給定值在0.5s 時(shí)刻為1500，step1 和step2 分別為從3s 時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)幅值為10 的突加負(fù)載。系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖3 所示。

為了突出干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，在此取圖像上半部分。由仿真結(jié)果可知，模糊-PID 控制速度響應(yīng)經(jīng)過0.15s 以后逐步趨向穩(wěn)定，而傳統(tǒng)PID 趨于穩(wěn)定用時(shí)0.25s ；模糊-PID 無超調(diào)現(xiàn)象，傳統(tǒng)PID 有很小的超調(diào)量出現(xiàn)；模糊-PID 整個(gè)控制過程穩(wěn)定，傳統(tǒng)PID 有波動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)； 在抗干擾方面，二者相當(dāng)。

3 結(jié)語

由圖示看出該直流電機(jī)模糊控制系統(tǒng)性能良好，模糊-PID 比傳統(tǒng)PID 控制性能更優(yōu)秀，模糊PID 有更小的超調(diào)量， 更快的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，更低的穩(wěn)態(tài)誤差。

直流電機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性很復(fù)雜，傳統(tǒng)的PID 控制，超調(diào)量大，上升時(shí)間也很長。模糊-PID 比傳統(tǒng)PID 控制性能更優(yōu)秀， 模糊PID 有更小的超調(diào)量，更快的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，更低的穩(wěn)態(tài)誤差。因此，對(duì)于難以建立數(shù)學(xué)模型的滯后大、慣性大、非線性系統(tǒng)來說，采用常規(guī)PID 控制器與模糊控制相結(jié)合的控制方法是一種好的控制策略。

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