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  • 您的位置:写论文网 > 管理学 > 人力资源论文 > 直流电机调速控制仿真 [基于... 正文 2019-08-03 08:43:36

    直流电机调速控制仿真 [基于模糊PID 的直流电机调速系统仿真研究]

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    焦圣喜 王 泽 杨文明 东北电力大学吉林 132012

    【文章摘要】

    利用模糊PID 策略控制直流电机, 这种方法可使直流电机快速稳定调速, 并在Simulink 仿真环境下与传统PID 进行对比, 证实了方法的有效性。

    【关键词】

    直流电机;Fuzzy-PID 控制; 调速系统

    1 模糊-PID 算法仿真与实现:

    1.1 直流电机模型设计

    建立仿真模型并对其进行封装,内部结构如图1 所示。模型为两输入,三输出, 具体为输入端电压,负载转矩,输出为电机转速,电磁转矩,电枢电流。

    2 仿真研究

    系统模型中选用增量式PID,为了便于比较传统PID 与模糊-PID 控制两种方法对系统的特性,将二者建立在同一个仿真系统中,针对同一个对象,采用同一个给定信号。系统建立仿真模型如图2 :

    将上述部分连接完后,设置各部分仿真参数。=2.25, =0.0465, =0.002, = =1.1, =0.7。increasePID 为四输入单输出的增量式子系统。系统仿真时间为5s,采用阶跃输入作为转速给定,给定值在0.5s 时刻为1500,step1 和step2 分别为从3s 时刻对系统幅值为10 的突加负载。系统的阶跃响应曲线如图3 所示。

    为了突出干扰对系统的影响,在此取图像上半部分。由仿真结果可知,模糊-PID 控制速度响应经过0.15s 以后逐步趋向稳定,而传统PID 趋于稳定用时0.25s ;模糊-PID 无超调现象,传统PID 有很小的超调量出现;模糊-PID 整个控制过程稳定,传统PID 有波动现象出现; 在抗干扰方面,二者相当。

    3 结语

    由图示看出该直流电机模糊控制系统性能良好,模糊-PID 比传统PID 控制性能更优秀,模糊PID 有更小的超调量, 更快的系统响应时间,更低的稳态误差。

    直流电机的动力学特性很复杂,传统的PID 控制,超调量大,上升时间也很长。模糊-PID 比传统PID 控制性能更优秀, 模糊PID 有更小的超调量,更快的系统响应时间,更低的稳态误差。因此,对于难以建立数学模型的滞后大、惯性大、非线性系统来说,采用常规PID 控制器与模糊控制相结合的控制方法是一种好的控制策略。

    【参考文献】

    [1] 黄强,肖磊,万云. 模糊免疫PID 与常规PID 的Matlab 仿真比较与分析[J]. 桂林航天工业高等专科学校学报,2010,57 :17-19.

    [2] 刘坤,高少平,张福军. 基于模糊PID 的直流电机调速系统仿真研究[J]. 防爆电机,2009,44(2):31- 34.

    [3] 张国良,邓方林. 模糊控制及其Matlab 应用[M]. 西安: 西安交通大学出版社,2002,11.

    [4] 陈学强. 基于ARM 的模糊PID 控制器在直流调速中的应用[D]. 南昌大学硕士学位论文,2008.

    [5] 陈伯时. 电力拖动自动控制系统,——运动控制系统[M]. 北京: 机械工业出版社,2008,7.

    【作者简介】

    焦圣喜(1969--),男,汉,吉林省吉林市人,东北电力大学副教授,博士,主要从事机器人方面的研究工作。

    王泽(1988--),男,汉,吉林省农安县人,东北电力大学研究生,主要从事管道机器人方面研究。

    杨文明(1988—),男,汉,吉林省永吉县人,东北电力大学研究生,主要从事视觉引导机器人自动焊接仿真研究。

    图1 直流电机封装模型内部结构

    图2 直流电机模糊-PID 控制仿真结构图

    图3 直流电机仿真系统结果009

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