一种基于模糊补偿的电机转速控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模糊补偿和二维模糊‑PI的电机调速控制方法，包括模糊补偿控制，所述模糊补偿控制对风速的扰动给出合适的补偿电机转速值，与二维模糊‑PI控制的输出电机转速值相加，作为电机转速的参考值；二维模糊‑PI控制，所述二维模糊‑PI控制是由二维模糊控制和PI控制组成的双模控制，电机转速变化的范围较大时采用二维模糊控制，而较小时，则通过一个非线性函数平滑地切换为PI控制。本发明专利技术所述的一种基于模糊补偿和二维模糊‑PI的电机调速控制方法，既解决了在非线性电机调速系统中设计的难度，并且提高了系统的动静态特性，使输出的风速能够快速稳定在要求的附近，减小了输出风速受外界环境的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊补偿的电机转速控制方法
本专利技术涉及电机转速系统控制
，具体为一种基于模糊补偿和二维模糊-PI的电机转速控制方法。
技术介绍
通过加大空气的流通，过滤空气中的粉尘来改善工厂空气质量的方法，得到了广泛的应用。电机转速控制可以改变空气流通速度，风机前端的过滤芯片可以过滤掉空气中的粉尘。所述控制方式通过调节电机转速，改变风速，从而改变空气流动的速度，通过过滤芯片过滤降低空气中粉尘浓度。但是，电机调速是一个非线性系统，并且在空气过滤芯片的影响下，电机转速和实际风速之间还有相当大的范围，这大大增加了电机调速系统的控制难度。基于线性化风机模型而设计的传统PID控制方式，增加了系统的复杂性，降低控制器的性能。模糊控制无需精确数学模型、强鲁棒性等优点，使得其在非线性系统控制领域得到了研究人员的青睐。目前，在电机调速控制方法的理论研究中，模糊控制及其与其他传统线性控制方式相结合的控制方式，已被广泛使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于模糊补偿和二维模糊-PI的电机调速控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于模糊补偿和二维模糊-PI的电机调速控制方法，包括以下步骤：首先，先介绍一下本专利技术所述模糊补偿控制。本专利技术所述模糊补偿控制可以有效的避免外界环境的干扰对风速变化的影响，对风速的扰动给出合适的模糊补偿因子，并与二维模糊-PI控制的输出电机转速值相加，作为风机运行风速的参考值，当风速降低时，模糊补偿控制输出为正，使电机转速值升高，反之，输出为负，使电机转速值降低，从而维持风速的恒定。接着，再介绍一下本专利技术所述二维模糊-PI控制。本专利技术所述二维模糊-PI控制是由二维模糊控制和PI控制组成的双模控制，PI控制器是为了弥补模糊控制器在低速系统干扰小时，控制效果不佳的缺点而设计的，当风速变化的范围较大时采用模糊控制，而较小时，则通过下述函数平滑地切换为PI控制。βu＝λ(x,α,c)βF+(1-λ(x,α,c))βPI(1)其中式(2)中x为空气粉尘浓度变化值e,c为电机转速的低速值和中低速值的平均值，α为过渡区域切换系数，α越小，随着误差增大模糊控制的作用缓慢增大。附图说明图1为模糊补偿控制规则表；图2为二维模糊-PI控制规则表；图3为基于本专利技术所述方法设计的电机调速系统整体结构示意图。图中：e空气粉尘浓度变化、ec空气粉尘浓度变化率、βPIPI控制输出的电机转速值、βF模糊控制输出的电机转速值、βu二维模糊-PI控制输出的电机转速值、Δβ补偿转速值、βd电机转速参考值、β电机实际变化的转速值。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3，本专利技术提供一种技术方案：一种基于模糊补偿和二维模糊-PI的电机调速控制方法，包括模糊补偿控制，模糊补偿控制以上一时刻的风速v(k-1)为输入量1，模糊子集为{VL(很小),S(小),M(中),L(大),HL(很大)}，以二维模糊-PI控制的输出电机转速值为输入量2，模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，以补偿转速值Δβ为输出量，模糊子集为{BNB,SNB,BNM,SNM,BNS,SNS,Z0,SPS,BPS,SPM},输入/输出量的隶属度函数均采用三角函数，解模糊方法为平均法，净化器长时间的使用致使过滤芯片上会吸附大量的粉尘，模糊补偿控制可以有效的避免外界环境的干扰对风速变化的影响，对风速的扰动给出合适的补偿因子Δβ，并与二维模糊-PI控制的输出电机转速值βu相加，作为电机转速的参考值βd，当风速降低时，模糊补偿控制输出为正，使电机转速值升高，反之，输出为负，使电机转速值降低，从而维持风速的恒定；二维模糊-PI控制，本专利技术所述二维模糊-PI控制器是由二维模糊和PI组成的双模控制器，以空气粉尘浓度变化e和空气粉尘浓度变化率ec为输入量，电机转速值βu为输出值，输入/输出量模糊子为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，隶属度函数均采用三角函数，解模糊方法仍选择平均法，二维模糊-PI控制结合了模糊控制鲁棒性好、抗干扰能力强、无需精确的数学模型和PI控制稳态精度高、能快速消除稳态误差的特点，两者形成优势互补，提高了系统的控制精度，二维模糊控制器能够严格地反映受控过程中输出量的动态特性，在控制效果上要比一维控制器好的多，而PI控制器是为了弥补模糊控制器在低速系统干扰小时，控制效果不佳的缺点而设计的，当风速变化的范围较大时采用模糊控制，而较小时，则通过下述函数平滑地切换为PI控制；βu＝λ(x,α,c)βF+(1-λ(x,α,c))βPI(1)其中式(2)中x为空气粉尘浓度变化值e，c为电机转速的低速值和中低速值的平均值，α为过渡区域切换系数，α越小，随着误差增大模糊控制的作用缓慢增大。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模糊补偿的电机转速控制方法，其特征在于：模糊补偿有两个输入变量和一个输出变量，模糊补偿控制以上一刻的风速v(k‑1)为输入量1，模糊子集为{VL(很小),S(小),M(中),L(大),HL(很大)}，以二维模糊‑PI控制的输出电机转速值为输入量2，模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，以模糊补偿电机转速值Δβ为输出量，模糊子集为{BNB,SNB,BNM,SNM,BNS,SNS,ZO,SPS,BPS,SPM,BPM,SPB,BPB},输入/输出量的隶属度函数均采用三角函数，解模糊方法为平均法，模糊补偿控制可以有效的避免外界环境的干扰对风速变化的影响，对风速的扰动给出合适的模糊补偿因子Δβ，并与二维模糊‑PI控制的输出电机转速值βu相加，作为风机运行风速的参考值βd，当风速降低时，模糊补偿控制输出为正，使电机转速值升高，反之，输出为负，使电机转速值降低，从而维持风速的恒定；二维模糊‑PI控制，本专利技术所述二维模糊‑PI控制器是由二级模糊和PI组成的双模控制器，以空气粉尘浓度变化e和空气粉尘浓度变化率ec为输入量，电机转速值βu为输出值，输入/输出量模糊子为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，隶属度函数均采用三角函数，解模糊方法仍选择平均法，二维模糊‑PI控制结合了模糊控制鲁棒性好、抗干扰能力强、无需精确的数学模型和PI控制稳态精度高、能快速消除稳态误差的特点，两者形成优势互补，提高了系统的控制精度，二维模糊控制器能够严格地反映受控过程中输出量的动态特性，在控制效果上要比一维控制器好的多，而PI控制器是为了弥补模糊控制器在低速系统干扰小时，控制效果不佳的缺点而设计的，当风速变化的范围较大时采用模糊控制，而较小时，则通过下述函数平滑地切换为PI控制；βu＝λ(x,α,c)βF+(1‑λ(x,α,c))βPI      (1)其中...

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊补偿的电机转速控制方法，其特征在于：模糊补偿有两个输入变量和一个输出变量，模糊补偿控制以上一刻的风速v(k-1)为输入量1，模糊子集为{VL(很小),S(小),M(中),L(大),HL(很大)}，以二维模糊-PI控制的输出电机转速值为输入量2，模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，以模糊补偿电机转速值Δβ为输出量，模糊子集为{BNB,SNB,BNM,SNM,BNS,SNS,ZO,SPS,BPS,SPM,BPM,SPB,BPB},输入/输出量的隶属度函数均采用三角函数，解模糊方法为平均法，模糊补偿控制可以有效的避免外界环境的干扰对风速变化的影响，对风速的扰动给出合适的模糊补偿因子Δβ，并与二维模糊-PI控制的输出电机转速值βu相加，作为风机运行风速的参考值βd，当风速降低时，模糊补偿控制输出为正，使电机转速值升高，反之，输出为负，使电机转速值降低，从而维持风速的恒定；二维模糊-PI控制，本发明所述二维模糊-PI控制器是由二级模糊和PI组成的双模控制器，以空气粉尘浓度变化e和空气粉尘浓度变化率ec为输入量，电机转速值βu为输出值，输入/输出量模糊子为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，隶属度函数均采用三角函数，解模糊方法仍选择平均法，二维模糊...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆松，李飞飞，陆春宇，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23