模糊控制器在异步电动机矢量控制系统中的应用研究

曾树华

摘要：在电机的矢量控制系统中调节器常采用PID调节器，传统的PID调节器不能随电机参数变换而影响电机性能。而模糊自适应整定PID调节器可以根据输入变量的大小调整量化因子、比例因子和两个输入变量的权重，从而自动调整模糊控制规则。实验证明，改进的PID控制器对系统的动态和稳态性能都得到提高，而且具有较强的鲁棒性。

关键词：模糊控制；异步电机；PID

异步电机是多变量、非线性、强耦合的时变系统，自适应无速度矢量控制系统对参数敏感，常因电机参数变化和负载波动等原因造成系统的鲁棒性较差。普通PID控制器常因电机的参数的时变性和非线性因素影响其控制性能，不能满足高性能需求；基于模糊自适应PID控制器既具有模糊控制器的优点，又具有PID控制器的优点，可以在线地调整PID的三个参数，从而可以比较好的满足系统的动态性能，提高电机控制系统的鲁棒性。

1传统PID控制器

传统的PID由比例、积分、微分三部分组成，一般结构如图1所示，其阶跃响应如图2所示。传统PID存在超调量等问题，影响这个系统性能。

2模糊自适应整定PID控制原理

基于模糊推理的自整定PID控制器是由一个常规的PID控制器和一个模糊自调整机构组成。根据输入信号的大小、变化趋势等特征，通过模糊推理做出相应决策，在线地调整PID的三个参数，使系统具有较强的鲁棒性。其结构框图如图3所示

3模糊规则及模糊规则表的建立

3.1模糊规则的建立

输入信号为转速偏差e和转速偏差的

3.2模糊规则表的建立

根据PID参数对矢量控制系统的影响，参考实际的操作经验，建立合适的模糊控制表如表1、表2和表3。

4仿真结果及结论

利用Matlab/Simulink对自适应模糊控制PID控制器进行仿真，其输入设定为1的阶跃函数，为了增加对比性，图3是同样条件下的传统PID控制（图3），对比图2和图4，可见模糊自适应控制能使系统响应速度更快，且超调量大幅减少具有更强的鲁棒性和适用性。