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基于智能控制的直流电机PWM调速
摘要
基于智能控制的直流电机PWM调速的讨论,进行了基于SIMULINK建立后,控制对象的数学模型仿真。本文介绍了直流电机PWM双极性驱动,设计了模糊控制器和神经网络控制器,并讨论了人工智力与直流电机调速中的应用。
关键词:直流电机调速,PMW双极驱动,模糊PID控制器,神经网络控制
1 简介
直流电机广泛应用于冶金,机械制造业和轻工业,由于其具有良好的性能和调速性能。近年来,随着电力电子技术的发展,晶闸管整流器是常用的直流电机的电源,取代了交流电机直流发电机供电系统。但是直流电机速度控制系统是一个复杂的多变量非线性控制系统,由于各参数的相互影响,它的抗干扰能力弱,高控制性能的场合不适合。
因此,为了提高抗干扰和鲁棒性的直流电机速度控制系统,提高响应速度和稳定的调速系统的精度,本文讨论了基于模糊控制和神经网络控制的直流电机PWM调速系统。
2 直流调速系统仿真模块
图1表示在MATLAB/SIMULINK建立仿真模型,ASR是速度控制器,ACR是电枢电流控制器,PWM模块提供所需的PWM波的双极性H桥。一种240V的1220 rpm 5马力直流电机被用与仿真模型中,在模拟中使用的直流电动机等效电路参数为:Rf=240Ω,Lf=120Ω,Ra=,La=12Ω,图2展示了PMW和ACR模块的内部结构。
图1直流调速系统仿真模块
图2 PMW和ACR模块内部结构
3 普通PID控制器
众所周知,传统的PID控制是一个成熟和广泛使用的工程控制方法。在线性不变系统的结构和参数都是已知的的情况下,,它具有良好的控制性能,且算法简单,易于实现。PID的调节对象是一种系统误差,这是一种比例、积分、微分的调节规律,它的表达式为:
在表达式中K为PID控制的参数,e(t)是输入信号的偏差,U(t)是输入信号,图3是普通PID控制器的仿真模型。
图3 普通PID控制器的仿真模型
4 模糊控制器
模糊控制是一种基于模糊集理论的计算机智能控制,模糊语言变量和模糊逻辑。。经过20年的发展,在模糊控制理论研究上取得了很大的成功。
模糊控制器也被称为模糊逻辑控制器。由于模糊控制规则是模糊理论的模糊条件语句的描述,它是一种语言的控制器,所以它也被称为语言的模糊控制器。模糊控制器的组成显示如图4.
图4 模糊控制器的组成

模糊控制器的输入模糊化是非常重要的,它可以用于解决控制输出,所以它是模糊控制器的输入接口。它的主要作用是把真的定量为模糊向量。在这种情况下,它是一个单变量二维模糊控制器。模糊集的误差,误差率EC和控制量u是这样描述的:
e={ NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB }
E和EC的域是:{ -3,-2,-1,0,1,2,3 }
U的域是:{ -,-3,-,0,,0,1,2,3 }
知识库
了解库由数据库和规则库组成。该数据库包括所有输入和输出变量的模糊子集的隶属度向量值的所有。如果域是一个连续的领域,她就是一个隶属函数。在解决规则推理的模糊关系方程时,它向推理机提供数据。
规则库包括模糊控制的所有规则。在推理时,它向推理机提供了控制规则。规则的数目与模糊变量的模糊子集的划分有关。