基于模糊PID的直流电机Simulink模型的搭建

发布时间:2024-08-21  

直流电动机具有启动转矩大、控制性能优等特点。目前直流电机多采用传统的PID控制,PID控制是最早发展起来的控制策略之一。由于其具有算法简单、鲁棒性好和可靠性高等优点,被广泛应用于工业过程控制中。但PID控制适合于可建立精确数学模型的确定性控制系统。


但实际的工业过程控制系统中存在很多非线性或时变的不确定因素,使得PID控制器的参数整定过程繁琐。控制效果也因此而受影响。近些年来。随着现代控制理论、智能控制和计算机技术的飞速发展。出现了很多新型的控制系统。模糊控制就是其中之一。本期带来基于模糊PID的直流电机Simulink模型的搭建。



1、模糊控制


模糊控制作为目前最具实际意义的智能控制方法之一,以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础。实现一步模糊控制算法的过程:获取被控制量的精确值。将此量与给定值比较得到误差信号,一般选误差信号作为模糊控制器的一个输入量。把误差信号的精确量进行模糊化变成模糊量。误差的模糊量可用相应的模糊语言表示,得到误差的模糊语言集合的一个子集(一个模糊矢量),再由误差和模糊控制规则(模糊算子)根据推理的合成规则进行模糊决策,得到模糊控制量。


2、基于模糊控制的转速调节器设计


直流电机控制系统中,外环转速调节器采用模糊PID控制器.内环电流调节器依然采用传统PID控制器。从理论上讲.模糊控制器的维数越高。控制越精密。但是维数越高。模糊控制规则变得过于复杂,控制算法的实现相当困难。这是目前广泛应用二维模糊控制器的原因所在。


模糊控制输出量确定的过程:


①确定输入与输出变量的模糊子集和论域及其隶属度:


②设计模糊推理关系,确定模糊控制规则,以明确模糊关系矩阵:


③模糊决策,确定输出量在其论域上的模糊矢量:


④模糊判决,即将控制量去模糊化,得到确定的输出变量。进而得到相应的控制表。


代码:


clc;clear;close all;

% 传递函数

Ts = 0.01;

J = 0.01;

b = 0.1;

Ke = 0.01;

Kt = 0.01;

R = 1;

L = 0.5;

syms s;

K = Ke;

num = K;

den = sym2poly((J*s+b)*(L*s+R)+K^2);

sys = tf(num,den);

Plant = c2d(sys,Ts,'zoh');

figure

step(Plant)

title('初始系统响应')

open_system('SimFuzzyPID')

open_system('SimFuzzyPID/Fuzzy PID')

% 设计传统的 PID 控制

open_system('SimFuzzyPID/PID')

C0 = pid(1,1,1,'Ts',Ts,'IF','B','DF','B'); % PID结构

C = pidtune(Plant,C0)                      % 设计PID

[Kp, Ki, Kd] = piddata(C);                 % 参数PID



GE = 100;

GCE = GE*(Kp-sqrt(Kp^2-4*Ki*Kd))/2/Ki; % Kp = GCU * GCE + GU * GE

GCU = Ki/GE;                           % Ki = GCU * GE

GU = Kd/GCE;                           % Kd = GU * GCE



% 模糊推理系统 Sugeno:

FIS = newfis('FIS','FISType','sugeno');

FIS = addvar(FIS,'input','E',[-100 100]); 

FIS = addmf(FIS,'input',1,'Negative','gaussmf',[70 -100]);

FIS = addmf(FIS,'input',1,'Positive','gaussmf',[70 100]);



FIS = addvar(FIS,'input','CE',[-100 100]); 

FIS = addmf(FIS,'input',2,'Negative','gaussmf',[70 -100]);

FIS = addmf(FIS,'input',2,'Positive','gaussmf',[70 100]);



FIS = addvar(FIS,'output','u',[-200 200]); 

FIS = addmf(FIS,'output',1,'Min','constant',-200);

FIS = addmf(FIS,'output',1,'Zero','constant',0);

FIS = addmf(FIS,'output',1,'Max','constant',200);



% 模糊规则

ruleList = [1 1 1 1 1;...   

            1 2 2 1 1;...   

            2 1 2 1 1;...  

            2 2 3 1 1];     

FIS = addrule(FIS,ruleList);



sim('SimFuzzyPID')

load('StepPID')

load('StepFP')

figure

plot(StepPID(1,1:401),StepPID(2,101:501))

hold on

plot(StepFP(1,1:401),StepFP(2,101:501))

hold off

title('控制后的系统响应')

legend('PID','Fuzzy-PID')


3、系统仿真与分析

为分析模糊控制器控制性能.针对直流电机控制系统.利用模糊控制技术设计转速调节器.电流调节器依然采用传统PI控制.用Matlab/Simulink仿真工具进行了系统仿真。并和传统内外环均采用PID控制的系统指标进行了比较。

图片

图片

图片

图片

从仿真结果可以看出。模糊PID控制系统具有超调量小、鲁棒性和抗负载扰动能力强的优点。由于模糊PID的设计比较简单,容易实现,控制效果也更出色。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

相关文章

    等进行测量。空调假人测试系统建立了汽车座舱空调热舒适性CFD仿真开发和优化分析的“3D数值假人模型”,和适用于中国人体生理特征的汽车非均匀、瞬态环境下的人体热感觉和舒适性Berkeley-Zhang等评价模型......
    或深度等属性。1989年Letowski建立了多级评价模型,首先将主观品质分为音色和空间两大类,然后再细分对应的子属性。现在人们在评价空间感时,一般从感知声源宽度ASW、听众包围感LEV和空间大小等方面进行评价......
    控制器。以车身垂直加速度、悬架弹簧动挠度以及轮胎动载荷等相关动态特性作为对电动车平顺性和操纵稳定性影响的评价指标。仿真结果表明,具有模糊......
    们的认知诞生的算法,它不需要特别精确的数学模型也可以得到想要的效果。故采用模糊控制策略得出相对合理的、符合当时道路的交通信号周期。 1)参数设置 模糊化处理是将获取到的南北通行平均车流量Rsn 、东西......
    域与乘员等热负载,结合主观测评和高精度的HVAC假人测评方法,提升座舱热舒适性评估准确性 丰富的舒适性评价指标,如Berkeley热舒适评价模型、PMV、PPD、EQT等等,有效指导车身结构及相关系统设计,提升......
    ,其数据不出现在算法测试中。验证集主要是用来反映训练得到模型的相关效果,也会在其上进行算法模型的优化与调试,反复验证直到达到最佳效果。测试集主要表现模型的最终效果,测试集数据也是用来评价模型......
    运用能力):衡量模型在回答问题或生成文本时如何运用其内嵌的知识。 Cognitive Reasoning (推理能力):评价模型是否能从给定的信息中进行逻辑推断或解决复杂问题。 Yield......
    计量近年来积累了丰富的经验。和客户联合开发了基于多元线性回归、相关性和聚类分析等算法的主客观评价模型,该模型在声品质开发中尤为重要。 对于NVH纷繁复杂的问题,广电......
    ,以针对当前场景获得期望的输出结果。 另一方面,强化学习需要进行大规模的训练,这样对其执行结果的评价也是难点之一,如果不能合理地评价模型给出的结果,那么决策的智能性则无法进步,甚至......
    化测试系统 自动化测试系统用于实现车身域控制器的逻辑功能和故障注入的自动化测试,主要包括:序列库、动作库、用例库和评价库。 为了提高自动化测试序列的通用性,自动化测试序列和HIL仿真系统中的仿真模型......

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>