基于模糊PID 的直流電機調速系統仿真研究

【文章摘要】

利用模糊PID 策略控制直流電機, 這種方法可使直流電機快速穩定調速, 并在Simulink 仿真環境下與傳統PID 進行對比, 證實了方法的有效性。

【關鍵詞】

直流電機;Fuzzy-PID 控制; 調速系統

1 模糊-PID 算法仿真與實現：

1.1 直流電機模型設計

建立仿真模型并對其進行封裝，內部結構如圖1 所示。模型為兩輸入，三輸出， 具體為輸入端電壓，負載轉矩，輸出為電機轉速，電磁轉矩，電樞電流。

2 仿真研究

系統模型中選用增量式PID，為了便于比較傳統PID 與模糊-PID 控制兩種方法對系統的特性，將二者建立在同一個仿真系統中，針對同一個對象，采用同一個給定信號。系統建立仿真模型如圖2 ：

將上述部分連接完后，設置各部分仿真參數。=2.25， =0.0465， =0.002， = =1.1， =0.7。increasePID 為四輸入單輸出的增量式子系統。系統仿真時間為5s，采用階躍輸入作為轉速給定，給定值在0.5s 時刻為1500，step1 和step2 分別為從3s 時刻對系統幅值為10 的突加負載。系統的階躍響應曲線如圖3 所示。

為了突出干擾對系統的影響，在此取圖像上半部分。由仿真結果可知，模糊-PID 控制速度響應經過0.15s 以后逐步趨向穩定，而傳統PID 趨于穩定用時0.25s ；模糊-PID 無超調現象，傳統PID 有很小的超調量出現；模糊-PID 整個控制過程穩定，傳統PID 有波動現象出現； 在抗干擾方面，二者相當。

3 結語

由圖示看出該直流電機模糊控制系統性能良好，模糊-PID 比傳統PID 控制性能更優秀，模糊PID 有更小的超調量， 更快的系統響應時間，更低的穩態誤差。

直流電機的動力學特性很復雜，傳統的PID 控制，超調量大，上升時間也很長。模糊-PID 比傳統PID 控制性能更優秀， 模糊PID 有更小的超調量，更快的系統響應時間，更低的穩態誤差。因此，對于難以建立數學模型的滯后大、慣性大、非線性系統來說，采用常規PID 控制器與模糊控制相結合的控制方法是一種好的控制策略。

【參考文獻】

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