基于Fuzzy模型的交流伺服系统自适应PID调节器的设计.docVIP

  基于 Fuzzy 模型的交流伺服系统自适应 PID 调节器的设计 左雷鹏，王东文，宋词** 5 10 （冶金自动化研究设计院伺服所，北京 100071） 摘要：为了提高交流伺服系统在实际应用场合中的控制精度和性能特性，提出了模糊自适应 PID 控制器。模糊自适应 PID 控制，将传统的 PID 控制和模糊控制结合起来，可以发挥两 者的优势，得到更优良的控制性能。基于 Matlab/Simulink 平台搭建了系统的仿真模型，内 环采用 PI 控制，外环采用模糊自适应 PID 控制，并对模糊自适应控制中的模糊隶属函数进 行了优化。在仿真平台上进行了突加负载实验，仿真结果验证了这种方法的可行性，同时， 也可以获得较好的性能。 关键词：模糊自适应 PID 控制；非均匀隶属度函数；Matlab/Simulink 仿真；控制系统建模 中图分类号：TM383.4 15 The Design of AC Servo System Adaptive PID Regulator Based on Fuzzy Model ZUO Leipeng, WANG Dongwen, SONG Ci (Automation Research and Design Institute of Metallurgical Industry,Beijing 100071) 20 25 Abstract: A fuzzy adaptive PID controller was proposed to improve the control precision and the performance of AC servo system in practical applications. This method combined the traditional PID control with fuzzy control, which could give full play to their advantages and got more excellent control performance. The simulation model of the system was based on Matlab/Simulink platform, in which the inner loop adopted PI control, the outer loop used the fuzzy adaptive PID controller, and the fuzzy membership functions in fuzzy control were optimized.A sudden load experiments was conducted. The simulation results verify the feasibility, and it also can get good performance. Key words: fuzzy adaptive PID control; non-uniform membership function; Matlab/Simulink simulation; control system modeling 30 0 引言 交流永磁同步电机作为自动控制系统中一种常见的执行机构，广泛应用于快速、精密的 位置控制和速度控制场合。随着工业技术的发展，对其控制精度、速度和抗干扰性等方面的 要求也越来越高。由于交流永磁同步电机本身是一个多变量、强耦合、非线性的复杂系统, 35 传统的 PI 或 PID 控制方法无法从根本上解决静态性能和动态性能、跟踪给定与抑制扰动能 力之间的矛盾。而模糊控制与传统的 PID 控制方法相比，不依赖于控制对象的精确模型，对 系统的动态响应也有较强的鲁棒性，但很难消除系统的稳态误差。因此，本文将两种控制方 法结合起来，设计了具有自整定功能的模糊 PID 控制器。同时为了进一步改善控制器的性能， 提出了一种模糊隶属函数优化方法。 作者简介：左雷鹏（1988-），男，硕士研究生，主要研究方向：交流永磁同步电机的控制 通信联系人：王东文（1969-），男，高级工程师，主要研究方向：交流伺服系统的控制. wengnan01@ -1-   40 45  1 交流永磁同步电机数学模型的建立 永磁同步电机的定子和普通电励磁三相同步电机的定子是相似的。两者最大的区别是永 磁同步电机是由永磁体产生的感应电动势，而普通同步电机则是由励磁线圈产生的。为了简 化分析，做如下假设[1]： 1） 忽略铁心饱和效应。 2） 气隙磁场呈正弦分布。 3） 不计涡流和磁滞损耗。 4） 转子上没