經(jīng)ga優(yōu)化的電機模糊控制系統(tǒng)設計
高志斌1，趙繼敏1，王芳2
（上海交通大學，上海200240；2.中國礦業(yè)大學，徐州221008中圖分類號：tp273+．4 文獻標識碼：e
文章編號：1004—7018(2010104一0074-112
0引言
傳統(tǒng)電機保護控制系統(tǒng)采用交直流混合控制，但因元器件數(shù)量眾多，影響整個系統(tǒng)，并使得系統(tǒng)的安全系數(shù)有所降低。
在電動機控制叫路中，熱繼電器依靠雙金屬片發(fā)熱彎曲帶動輔助接點動作而起過流保護的作用，其精確度很低，且在長期使用或受到數(shù)次過載沖擊后，工作特性會發(fā)生很大變化，經(jīng)常發(fā)生誤動或拒動現(xiàn)象。
本文采用西門子公司的simoc0ce pr0電動機保護及控制裝置，既能滿足各種控制方式需要，又極大地簡化了控制器沒計，用一個部件取代眾多的控制元件，并從根本上解決了熱繼電器這一薄弱的保護環(huán)節(jié)。
1控制器設計
傳統(tǒng)的自動控制，包括經(jīng)典理論和現(xiàn)代控制理論中有一個共同的特點，即控制器的綜合設計都要建立在被控對確數(shù)學模型的基礎卜，但在實際工業(yè)生產(chǎn)中，很多系統(tǒng)的影響岡素很多，十分復雜，建立精確的數(shù)學模型特別同難。而模糊控制不需要建立數(shù)學模型，根據(jù)實際系統(tǒng)的輸入輸出結(jié)果，參考現(xiàn)場操作人員的工作經(jīng)驗，就町以對系統(tǒng)進行實時控制。模糊控制器具有速度較快、精度較高以及對參數(shù)不敏感等優(yōu)點，魯棒性極強。
在本設計中，我們采用裝有simocode es pr0fessional2004+su3軟件的電腦通過pc電纜與基本單元或操作面板連接來上傳、下載及修改內(nèi)部程序從而進行系統(tǒng)的設計。其總體設計圖如1所示。
我們考慮到調(diào)節(jié)器的復雜性和控制精度的要求，選用以位置誤差及誤差變化率為輸入的二維模糊控制器。這樣既避免選擇一維控制器的動態(tài)性能不佳，也避免了采用三維模糊控制器的過于復雜、難以設計和占用計算機時間長、實時性差等弊端。此外，也會因限制采樣頻率提高，而直接影響控制精度，反而達l爪到滿意性能。
以e和ec分別代表、和誤差變化率的語言變量，p為驅(qū)動電壓給定的語言變最。定義逆時針旋轉(zhuǎn)方向為正，其模糊控制規(guī)則如表1所示。
由于輸入偏差e與誤差變化e，的論域均為：[6，一5，一4，3，2，l，o，1，2，3，4，5，6]，故在此論域上定義模糊集為7個：{nb，nm，ns，z，s，m，b}。
隸屬函數(shù)均采用三角型隸屬甬數(shù)。其控制器各變量的隸屬函數(shù)圖形如圖2所示。
電機的模糊控制表參數(shù)我們依據(jù)經(jīng)驗，先設置n串初始參數(shù)，構(gòu)成初始群體，其中的遺傳算法有以下基本步驟：
(1)k=o，隨機產(chǎn)生i個串，構(gòu)成初始群體。
(2)計算各串的適應度(值)fi，i=1，2， ，n。
(3)以下步驟產(chǎn)生新的群體，直到新群體中串的總數(shù)達到n；
①以概率  從群體中選出兩個串si、sj。 ②以概率pc對si，sj進行交換，得到新的串si、sj。
③以概率pm使si、sj。中的各位產(chǎn)生突變。
(4)k=k+1，返回第2步。
其系統(tǒng)的總體軟件設計流程圖如圖3所示。在電機的模糊控制表形成過程中，隔一段時間給定電機不同的速度，以根據(jù)采集到的電機轉(zhuǎn)速變化曲線通過遺傳算法部分的程序，自動計算出控制器參數(shù)的****化結(jié)果，然后待控制器參數(shù)較為穩(wěn)定時，可以將遺傳算法優(yōu)化部分程序跳過執(zhí)行，使系統(tǒng)成為單純模糊控制系統(tǒng)，從而達到加快上位機運行速度，減少控制器參數(shù)設計中人工開支的作用。
2系統(tǒng)測試
選用測試電動機為zjdl20／42 8，1 200 kw；電樞電壓660 v；額定電流1 950 a；額定轉(zhuǎn)速400r／min；過載倍數(shù)2 o；勵磁電壓63 v；勵磁電流88 2 a；磁場電阻o.716 ω；勵
磁回路時問常數(shù)o 992 s；電樞轉(zhuǎn)動慣量37 356 kn·m |
