高速電機：電阻型電機的模擬設施設計研討_高速電機_磁（cí）懸浮高速風機_磁懸浮（fú）高速壓縮機_低速大扭矩直（zhí）驅永磁電機（jī）_磁懸（xuán）浮高速發電機_永磁電機

　　1作者采用離線計算形成控製決策表存放內存的方案。速度環實時控製時，據輸入的（de）e和e，查表即得對應的輸出控製量增量（liàng）。本文研（yán）究了量化因子和比例因（yīn）子對SRD模糊控製器性能的影響，表（biǎo）明模糊控製與常規控製一樣（yàng），其動、靜態特（tè）性之間存在一定的矛盾，采用（yòng）固定（dìng）的參（cān）數難以獲得滿（mǎn）意的（de）性能，為保證係統快速響應，且超調小，應引入自適應模糊控製器（qì）。

　　2 SR電機8098單片機模糊控製的實現

　　2. 1精確量的模糊化

　　設SR電（diàn）機的轉速（sù）偏差e（ e=設定值-實測值）、轉速偏差變化e（ e= e i - e i- 1）、控製器輸出增（zēng）量U對應的模糊子集（jí）均為7檔（dàng），即U～= EC～= E～{負大（ NL ），負（fù）中（ NM ），負小（ NS），零（ ZE），正小（ PS），正中（ PM ），正大（ PL） }對應的量化等級均取（qǔ）15，分別表示（shì）為- 7， - 6， - 5， - 4， - 3， - 2， - 1， 0， + 1， + 2， + 3， + 4， + 5， + 6， + 7，即論域E、EC、U均為（wéi）： {- 7， - 6， - 5，- 4， - 3， - 2， - 1， 0， + 1， + 2， + 3， + 4， + 5， + 6，+ 7}實際的SRD係統， e或e（以x記（jì）之）的變化範圍並非在之間，而在之間，可通過式（ 5）所示的變換y = 14 b - a（ x - a + b 2）（ 5）將在區間變化的變量x轉化為區間（jiān）的變量y.例如，根據SR電（diàn）機轉速（sù）環采樣周期，設e變化範圍為，在偏差變化（huà）實際值為e= 120時（shí），代入式（ 5），得y= 3. 36，取整為3，故e對應的量化因子GEC= 14/ 500；同理，若設e的變化（huà）範圍為，則e對應的（de）量化（huà）因子GE= 14/ 3000.可見，各變量隻要乘上相應的量化因子，即可轉化成在區間上變化的量。

　　2. 2極大極小模糊（hú）控製器設計

　　根據SRD現場調試經驗，可確定一組控製規則。當e i n給定，要求轉速降低（dī），即占空比應減小，故（gù）輸（shū）出U應下降；而當e i 及內，若越出約束區（qū）間（jiān），則令其為（wéi）相應的區間邊界值。這是必要的，因為係統運行實驗表明，若按實（shí）際可能出現的e及e最大變（biàn）化範圍及（jí）確定量化因子（ GE= 14/ 2e 1， GEC= 14/ 2e 1）。

　　因量化因子小，在接近暫穩態時，分辨（biàn）率（lǜ）差，係統性能不（bú）佳。因此，在參（cān）數固（gù）定的模糊控（kòng）製（zhì）係統程序設計中（zhōng），應以一合適的小於實際變（biàn）化範圍的區間及來確定量化因子，即GE= 14/（ 2e 0）， GEC= 14/ （ 2e 0），這樣，為了使實際的e及e對應（yīng）的（de）模糊量不超出論域（yù）的範（fàn）圍，需對實際的e及e用約束條件（jiàn）加以判斷、限幅。

　　3量化（huà）因（yīn）子及比例因子的調整

　　量化因（yīn）子GE、GEC及比（bǐ）例因子GU對SR電機模糊控製係統的動、靜態性能有較大的影響，應當通過（guò）係（xì）統實際運行，權衡穩、快、準三方麵的要求整定。

　　3. 1偏差e量化因子GE的選取偏差e量化因子GE的大小本質上（shàng）反映了控製係統對（duì）速度偏差的分辨率，影響係統的靜態誤（wù）差的動態調整時間。GE大，係統上（shàng）升速（sù）率大，但GE過大，將使係統產生較大的超調，從（cóng）而延長過渡過程。若GE很小，則係統上升較慢（màn），快速性差； GE還直接影響係（xì）統的穩態（tài）品質。

　　若設第k次（cì）執行速度環對應的速度偏（piān）差量化值為E（ k），其精確（què）量為e（ k），則有E（ k） = INT（ GE e（ k） + 0. 5）（ 6）模糊控製係統的穩態（tài）過程可用下述模糊規則（zé）描述：若偏（piān）差（chà）為“零”，偏（piān）差變（biàn）化為“零”，則控製增量為零。語言值“零”對應於一定的範圍，當（dāng）誤差和（hé）誤差變化（huà）都（dōu）進入語（yǔ）言值“零”所對（duì）應的範圍時，係統即進入（rù）穩（wěn）態。由式（shì）（ 6）可導出誤差的穩態取值範（fàn）圍：GE e（∞）， GE取值大（dà）小對SR電機負載起動性能的影響如所示（shì）。圖中三條曲線分別對應於GE = 0. 035， e約束區間為；GE= 0. 00875， e約束區間為； GE= 0. 0047， e約束區間為三種GE取值在給（gěi）定速度800r/ min下的實測起動性能。

　　GE取值對SR小電機（jī）起動性能的影響（速度給定800r / min， GU= 2， GE C= 0. 07）由（yóu）可見， GE= 0. 035，係統超調小，穩態誤（wù）差小，有較好的動、靜（jìng）態態能； GE= 0. 00875和GE = 0. 0047，過渡（dù）過程時間長，穩態精度很差，動、靜態性能差。

　　3. 2偏差變化量化因（yīn）子GEC的選取GEC越大，係統輸出變化率越小，係統變化越慢，過渡過程時間（jiān）長；若GEC越小，則係統反應越（yuè）快（kuài），但GEC取值過小易導致很大的超調和振蕩，這同樣使係統調（diào）節時間變長。

　　在（zài）GU固定為2， GE固定為0. 0175， e約束區間為， GEC取值大小對SR電機負載（zǎi）起動性能的影響如所示。圖中3條曲線分別對應於GEC= 0. 14， e約束區間為；GEC= 0. 035， e約束區間為； GEC = 0. 00875， e約束區間為 3種GEC取（qǔ）值在給定速（sù）度800r/ min下的實測起動性能。

　　GEC取值對SR電機起動性能的影響（速度給定800r/ min， GU= 2， GE = 0.0175）由可見， GEC取0. 14，係統超調很（hěn）小，過渡（dù）過程較快，係統有較好的動、靜態性能； GEC取（qǔ）0. 0875，係統超調很大，（高達25%）過渡過程（chéng）很慢（約5 . 5s ），且有振蕩，動態性能很差（chà）； GEC取0. 035的（de）性能介於（yú）GEC取0. 14和GEC取0. 00875之間。實驗表明， GEC取值不宜小於0. 035.

　　3. 3控製（zhì）輸（shū）出比例因子GU的選取（qǔ）GU在係統響應的上升（shēng）和穩定階段有（yǒu）不同的影響。在上升階段， GU取得越大，上升越（yuè）快，但易導致超調。

　　GU小，則係統的反應比較緩慢。在穩定階段， GU過大亦會引起振蕩。

　　在GE固定為0. 0175， e約束區間為； GEC固定為0. 07， e約（yuē）束區間（jiān）為（wéi）。圖中三條曲線分別對應於（yú）GU= 1， GU = 4和GU = 10三（sān）種GU取值在給定速度800r/ min下的實測起動性能。可見（jiàn）， GU取10，係統初始上升很快，但有很大的超調和振蕩，導致調（diào）節時間很長（zhǎng）； GU取4或取1，係統超調較小，過渡過程較快（kuài）。