高速電機：電阻型電機的模擬設施設計研討_高速電機_磁懸浮高速風機_磁懸浮高速壓縮機_低速大扭矩直驅永磁電機_磁懸浮高速發電機_永磁電機

　　1作者采用離線計算形成控制決策表存放內存的方案。速度環實時控制時，據輸入的e和e，查表即得對應的輸出控制量增量。本文研究了量化因子和比例因子對SRD模糊控制器性能的影響，表明模糊控制與常規控制一樣，其動、靜態特性之間存在一定的矛盾，采用固定的參數難以獲得滿意的性能，為保證系統快速響應，且超調小，應引入自適應模糊控制器。

　　2 SR電機8098單片機模糊控制的實現

　　2. 1精確量的模糊化

　　設SR電機的轉速偏差e（ e=設定值-實測值）、轉速偏差變化e（ e= e i - e i- 1）、控制器輸出增量U對應的模糊子集均為7檔，即U～= EC～= E～{負大（ NL ），負中（ 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}實際的SRD系統， e或e（以x記之）的變化范圍并非在之間，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轉化為區間的變量y.例如，根據SR電機轉速環采樣周期，設e變化范圍為，在偏差變化實際值為e= 120時，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的變化范圍為，則e對應的量化因子GE= 14/ 3000.可見，各變量只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極大極小模糊控制器設計

　　根據SRD現場調試經驗，可確定一組控制規則。當e i n給定，要求轉速降低，即占空比應減小，故輸出U應下降；而當e i 及內，若越出約束區間，則令其為相應的區間邊界值。這是必要的，因為系統運行實驗表明，若按實際可能出現的e及e最大變化范圍及確定量化因子（ GE= 14/ 2e 1， GEC= 14/ 2e 1）。

　　因量化因子小，在接近暫穩態時，分辨率差，系統性能不佳。因此，在參數固定的模糊控制系統程序設計中，應以一合適的小于實際變化范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對應的模糊量不超出論域的范圍，需對實際的e及e用約束條件加以判斷、限幅。

　　3量化因子及比例因子的調整

　　量化因子GE、GEC及比例因子GU對SR電機模糊控制系統的動、靜態性能有較大的影響，應當通過系統實際運行，權衡穩、快、準三方面的要求整定。

　　3. 1偏差e量化因子GE的選取偏差e量化因子GE的大小本質上反映了控制系統對速度偏差的分辨率，影響系統的靜態誤差的動態調整時間。GE大，系統上升速率大，但GE過大，將使系統產生較大的超調，從而延長過渡過程。若GE很小，則系統上升較慢，快速性差； GE還直接影響系統的穩態品質。

　　若設第k次執行速度環對應的速度偏差量化值為E（ k），其精確量為e（ k），則有E（ k） = INT（ GE e（ k） + 0. 5）（ 6）模糊控制系統的穩態過程可用下述模糊規則描述：若偏差為“零”，偏差變化為“零”，則控制增量為零。語言值“零”對應于一定的范圍，當誤差和誤差變化都進入語言值“零”所對應的范圍時，系統即進入穩態。由式（ 6）可導出誤差的穩態取值范圍：GE e（∞）， GE取值大小對SR電機負載起動性能的影響如所示。圖中三條曲線分別對應于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取值在給定速度800r/ min下的實測起動性能。

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

　　3. 2偏差變化量化因子GEC的選取GEC越大，系統輸出變化率越小，系統變化越慢，過渡過程時間長；若GEC越小，則系統反應越快，但GEC取值過小易導致很大的超調和振蕩，這同樣使系統調節時間變長。

　　在GU固定為2， GE固定為0. 0175， e約束區間為， GEC取值大小對SR電機負載起動性能的影響如所示。圖中3條曲線分別對應于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取值在給定速度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，系統超調很小，過渡過程較快，系統有較好的動、靜態性能； GEC取0. 0875，系統超調很大，（高達25%）過渡過程很慢（約5 . 5s ），且有振蕩，動態性能很差； GEC取0. 035的性能介于GEC取0. 14和GEC取0. 00875之間。實驗表明， GEC取值不宜小于0. 035.

　　3. 3控制輸出比例因子GU的選取GU在系統響應的上升和穩定階段有不同的影響。在上升階段， GU取得越大，上升越快，但易導致超調。

　　GU小，則系統的反應比較緩慢。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約束區間為。圖中三條曲線分別對應于GU= 1， GU = 4和GU = 10三種GU取值在給定速度800r/ min下的實測起動性能。可見， GU取10，系統初始上升很快，但有很大的超調和振蕩，導致調節時間很長； GU取4或取1，系統超調較小，過渡過程較快。