[发明专利]一种内燃机车异步电机模糊速度器控制方法

摘要

一种内燃机车异步电机模糊速度器控制方法，模糊控制技术因其具有非线性结构自寻的功能，可以根据不同的速度误差，不同速度误差对应的速度误差变化率，选取适合的PI参数，从而达到在全速范围，都能较快的跟随给定转矩、给定转速的目的，达到提高系统的静、动态特性。模糊控制器在模糊控制中以速度误差信号和速度误差信号的微分作为输入，将输入信号输入模糊控制器，而后通过模糊推理，经模糊推理规则，实现模糊控制，根据不同的速度误差，不同速度误差对应的速度误差变化率，选取适合的PI参数。本发明利用模糊控制器根据模糊推理和模糊规则，在全速范围内，根据输入，选取更为合适的PI参数，可以在负载或转速突变时，系统响应时间更快。

主权项

一种内燃机车异步电机模糊速度器控制方法，其特征是：模糊速度控制器在模糊控制中以速度误差信号和速度误差信号的微分作为输入，将输入信号输入模糊速度控制器，而后通过模糊推理，经模糊推理规则，采用查表法，实现模糊控制，可以根据不同的速度误差，不同速度误差对应的速度误差变化率，选取不同的规则，得到需要的PI参数，模糊速度控制器主要包括如下环节：(1)模糊子集模糊速度控制器的输入变量为速度的变化率e_ω(k)和速度误差的变化率Δe_ω(k)，其具体表达式为：e_ω(k)＝n(k‑1)‑n(k)Δe_ω(k)＝(e_ω(k)‑e_ω(k‑1))/T_s式中，n(k)为此次采样时的速度，n(k‑1)为上一次采样时的速度，T_s为采样时间间隔；利用量化因子，将输入e_ω(k)和Δe_ω(k)转换为论域归一化为[‑1,+1]，将速度变化率e_ω(k)分为7个模糊子集为：{NB，NM，NS，ZO,PS，PM，PB}；Δe_ω(k)分为：{N，Z，P}；同理，将PI参数k_p、k_i也进行模糊化，各自对应4个模糊子集：{Z，S，M，B}；(2)选取方式对不同的误差和不同的误差变化率，模糊控制规则为：①变化量较大时，选取较大的k_p可加快系统的响应速度；采用较小的积分k_i参数，可避免系统响应超调过大，甚至让k_i＝0，防止积分饱和；②变化量为中大时，应取较小的k_p参数，将系统的超调控制在小范围内，要选取适中的k_i数值，为了保证响应速度；③变化量较小时，应选较大的k_i数值和适中的k_p，使系统稳态性能良好；(3)模糊规则采用的模糊推理规则为“if A and B then C and D”的形式；将控制表写入控制规则表中，采用查表法实现模糊控制，最终通过下式，可得到k_p和k_i的最终值：$\left\{\begin{array}{c}{k}_p=n_1+n_2{k_p}^{\′}\\ k_i=n_3+n_4{k_i}^{\′}\end{array}\right.$式中，n₁、n₂、n₃、n₄为实践所得的经验系数；k′_p、k′_i为查表得到的k_p、k_i的值；k_p模糊控制规则如下：在e_ω(k)＝NB时，当Δe_ω(k)＝N、Z、P，k′_p均为B；在e_ω(k)＝NM时，当Δe_ω(k)＝N、Z、P，k′_p均为M；在e_ω(k)＝NS时，当Δe_ω(k)＝N时，k′_p为S，当Δe_ω(k)＝Z或P时，k′_p均为B；在e_ω(k)＝ZE时，当Δe_ω(k)＝N时，k′_p为M，当Δe_ω(k)＝Z或P时，k′_p均为Z；在e_ω(k)＝PS时，当Δe_ω(k)＝N时，k′_p为S，当Δe_ω(k)＝Z或P时，k′_p均为B；在e_ω(k)＝PM时，当Δe_ω(k)＝N、Z、P时，k′_p均为M；在e_ω(k)＝PM时，当Δe_ω(k)＝N、Z、P时，k′_p均为B；所述k_i模糊控制规则如下：在e_ω(k)＝NB时，当Δe_ω(k)＝N、Z、P时，k′_i均为Z；在e_ω(k)＝NM时，当Δe_ω(k)＝N或Z，k′_i均为S，当Δe_ω(k)＝P，k′_i为M；在e_ω(k)＝NS时，当Δe_ω(k)＝N或Z时，k′_i均为M，当Δe_ω(k)＝P时，k′_i为B；在e_ω(k)＝ZE时，当Δe_ω(k)＝N、Z、P时，k′_i均为B；在e_ω(k)＝PS时，当Δe_ω(k)＝N时，k′_i为S，当Δe_ω(k)＝Z或P时，k′_i均为B；在e_ω(k)＝PM时，当Δe_ω(k)＝N、Z时，k_i均为S，当Δe_ω(k)＝P时，k′_i为M；在e_ω(k)＝PB时，当Δe_ω(k)＝N、Z、P时，k′_i均为Z。