2SR電機(jī)8098單片機(jī)模糊控制的實(shí)現(xiàn)

精確量的模糊化

設(shè)SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差e（e=設(shè)定值-實(shí)測(cè)值）、轉(zhuǎn)速偏差變化e（e=ei-ei-1）、控制器輸出增量U對(duì)應(yīng)的模糊子集均為7檔，即U～=EC～=E～{負(fù)大（NL），負(fù)中（NM），負(fù)小（NS），零（ZE），正?。≒S），正中（PM），正大（PL）}對(duì)應(yīng)的量化等級(jí)均取15，分別表示為-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6，+7，即論域E、EC、U均為：{-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6，+7}實(shí)際的SRD系統(tǒng)，e或e（以x記之）的變化范圍并非在之間，而在之間，可通過(guò)式（5）所示的變換y=14b-a（x-a+b2）（5）將在區(qū)間變化的變量x轉(zhuǎn)化為區(qū)間的變量y.例如，根據(jù)SR電機(jī)轉(zhuǎn)速環(huán)采樣周期，設(shè)e變化范圍為，在偏差變化實(shí)際值為e=120時(shí)，代入式（5），得y=3.36，取整為3，故e對(duì)應(yīng)的量化因子GEC=14/500；同理，若設(shè)e的變化范圍為，則e對(duì)應(yīng)的量化因子GE=14/3000?？梢?jiàn)，各變量只要乘上相應(yīng)的量化因子，即可轉(zhuǎn)化成在區(qū)間上變化的量。

極大極小模糊控制器設(shè)計(jì)

根據(jù)SRD現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，可確定一組控制規(guī)則。當(dāng)ein給定，要求轉(zhuǎn)速降低，即占空比應(yīng)減小，故輸出U應(yīng)下降；而當(dāng)ei及內(nèi)，若越出約束區(qū)間，則令其為相應(yīng)的區(qū)間邊界值。這是必要的，因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明，若按實(shí)際可能出現(xiàn)的e及e最大變化范圍及確定量化因子（GE=14/2e1，GEC=14/2e1）。

因量化因子小，在接近暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，分辨率差，系統(tǒng)性能不佳。因此，在參數(shù)固定的模糊控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，應(yīng)以一合適的小于實(shí)際變化范圍的區(qū)間及來(lái)確定量化因子，即GE=14/（2e0），GEC=14/（2e0），這樣，為了使實(shí)際的e及e對(duì)應(yīng)的模糊量不超出論域的范圍，需對(duì)實(shí)際的e及e用約束條件加以判斷、限幅。

量化因子及比例因子的調(diào)整

量化因子GE、GEC及比例因子GU對(duì)SR電機(jī)模糊控制系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能有較大的影響，應(yīng)當(dāng)通過(guò)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行，權(quán)衡穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面的要求整定。

偏差e量化因子GE的選取偏差e量化因子GE的大小本質(zhì)上反映了控制系統(tǒng)對(duì)速度偏差的分辨率，影響系統(tǒng)的靜態(tài)誤差的動(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)間。GE大，系統(tǒng)上升速率大，但GE過(guò)大，將使系統(tǒng)產(chǎn)生較大的超調(diào)，從而延長(zhǎng)過(guò)渡過(guò)程。若GE很小，則系統(tǒng)上升較慢，快速性差；GE還直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)。

若設(shè)第k次執(zhí)行速度環(huán)對(duì)應(yīng)的速度偏差量化值為E（k），其精確量為e（k），則有E（k）=INT（GEe（k）+0.5）（6）模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程可用下述模糊規(guī)則描述：若偏差為“零”，偏差變化為“零”，則控制增量為零。語(yǔ)言值“零”對(duì)應(yīng)于一定的范圍，當(dāng)誤差和誤差變化都進(jìn)入語(yǔ)言值“零”所對(duì)應(yīng)的范圍時(shí)，系統(tǒng)即進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。由式（6）可導(dǎo)出誤差的穩(wěn)態(tài)取值范圍：GEe（∞），GE取值大小對(duì)SR電機(jī)負(fù)載起動(dòng)性能的影響如所示。圖中三條曲線分別對(duì)應(yīng)于GE=0.035，e約束區(qū)間為；GE=0.00875，e約束區(qū)間為；GE=0.0047，e約束區(qū)間為三種GE取值在給定速度800r/min下的實(shí)測(cè)起動(dòng)性能。

GE取值對(duì)SR小電機(jī)起動(dòng)性能的影響（速度給定800r/min，GU=2，GEC=0.07）由可見(jiàn)，GE=0.035，系統(tǒng)超調(diào)小，穩(wěn)態(tài)誤差小，有較好的動(dòng)、靜態(tài)態(tài)能；GE=0.00875和GE=0.0047，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，穩(wěn)態(tài)精度很差，動(dòng)、靜態(tài)性能差。

偏差變化量化因子GEC的選取GEC越大，系統(tǒng)輸出變化率越小，系統(tǒng)變化越慢，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)；若GEC越小，則系統(tǒng)反應(yīng)越快，但GEC取值過(guò)小易導(dǎo)致很大的超調(diào)和振蕩，這同樣使系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)。

在GU固定為2，GE固定為0.0175，e約束區(qū)間為，GEC取值大小對(duì)SR電機(jī)負(fù)載起動(dòng)性能的影響如所示。圖中3條曲線分別對(duì)應(yīng)于GEC=0.14，e約束區(qū)間為；GEC=0.035，e約束區(qū)間為；GEC=0.00875，e約束區(qū)間為3種GEC取值在給定速度800r/min下的實(shí)測(cè)起動(dòng)性能。

GEC取值對(duì)SR電機(jī)起動(dòng)性能的影響（速度給定800r/min，GU=2，GE=0.0175）由可見(jiàn)，GEC取0.14，系統(tǒng)超調(diào)很小，過(guò)渡過(guò)程較快，系統(tǒng)有較好的動(dòng)、靜態(tài)性能；GEC取0.0875，系統(tǒng)超調(diào)很大，（高達(dá)25%）過(guò)渡過(guò)程很慢（約5.5s），且有振蕩，動(dòng)態(tài)性能很差；GEC取0.035的性能介于GEC取0.14和GEC取0.00875之間。實(shí)驗(yàn)表明，GEC取值不宜小于0.035.

控制輸出比例因子GU的選取GU在系統(tǒng)響應(yīng)的上升和穩(wěn)定階段有不同的影響。在上升階段，GU取得越大，上升越快，但易導(dǎo)致超調(diào)。

GU小，則系統(tǒng)的反應(yīng)比較緩慢。在穩(wěn)定階段，GU過(guò)大亦會(huì)引起振蕩。

在GE固定為0.0175，e約束區(qū)間為；GEC固定為0.07，e約束區(qū)間為。圖中三條曲線分別對(duì)應(yīng)于GU=1，GU=4和GU=10三種GU取值在給定速度800r/min下的實(shí)測(cè)起動(dòng)性能?？梢?jiàn)，GU取10，系統(tǒng)初始上升很快，但有很大的超調(diào)和振蕩，導(dǎo)致調(diào)節(jié)時(shí)間很長(zhǎng)；GU取4或取1，系統(tǒng)超調(diào)較小，過(guò)渡過(guò)程較快。