2SR電機8098單片機模糊控制的實現(xiàn)

精確量的模糊化

設SR電機的轉(zhuǎn)速偏差e（e=設定值-實測值）、轉(zhuǎn)速偏差變化e（e=ei-ei-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?。∟S），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(tǒng)，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=14b-a（x-a+b2）（5）將在區(qū)間變化的變量x轉(zhuǎn)化為區(qū)間的變量y.例如，根據(jù)SR電機轉(zhuǎn)速環(huán)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?？梢?，各變量只要乘上相應的量化因子，即可轉(zhuǎn)化成在區(qū)間上變化的量。

極大極小模糊控制器設計

根據(jù)SRD現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗，可確定一組控制規(guī)則。當ein給定，要求轉(zhuǎn)速降低，即占空比應減小，故輸出U應下降；而當ei及內(nèi)，若越出約束區(qū)間，則令其為相應的區(qū)間邊界值。這是必要的，因為系統(tǒng)運行實驗表明，若按實際可能出現(xiàn)的e及e最大變化范圍及確定量化因子（GE=14/2e1，GEC=14/2e1）。

因量化因子小，在接近暫穩(wěn)態(tài)時，分辨率差，系統(tǒng)性能不佳。因此，在參數(shù)固定的模糊控制系統(tǒng)程序設計中，應以一合適的小于實際變化范圍的區(qū)間及來確定量化因子，即GE=14/（2e0），GEC=14/（2e0），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。

量化因子及比例因子的調(diào)整

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

偏差e量化因子GE的選取偏差e量化因子GE的大小本質(zhì)上反映了控制系統(tǒng)對速度偏差的分辨率，影響系統(tǒng)的靜態(tài)誤差的動態(tài)調(diào)整時間。GE大，系統(tǒng)上升速率大，但GE過大，將使系統(tǒng)產(chǎn)生較大的超調(diào)，從而延長過渡過程。若GE很小，則系統(tǒng)上升較慢，快速性差；GE還直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)。

若設第k次執(zhí)行速度環(huán)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（GEe（k）+0.5）（6）模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過程可用下述模糊規(guī)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(tǒng)即進入穩(wěn)態(tài)。由式（6）可導出誤差的穩(wěn)態(tài)取值范圍：GEe（∞），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(qū)間為；GE=0.00875，e約束區(qū)間為；GE=0.0047，e約束區(qū)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，GEC=0.07）由可見，GE=0.035，系統(tǒng)超調(diào)小，穩(wěn)態(tài)誤差小，有較好的動、靜態(tài)態(tài)能；GE=0.00875和GE=0.0047，過渡過程時間長，穩(wěn)態(tài)精度很差，動、靜態(tài)性能差。

偏差變化量化因子GEC的選取GEC越大，系統(tǒng)輸出變化率越小，系統(tǒng)變化越慢，過渡過程時間長；若GEC越小，則系統(tǒng)反應越快，但GEC取值過小易導致很大的超調(diào)和振蕩，這同樣使系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間變長。

在GU固定為2，GE固定為0.0175，e約束區(qū)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(qū)間為；GEC=0.035，e約束區(qū)間為；GEC=0.00875，e約束區(qū)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(tǒng)超調(diào)很小，過渡過程較快，系統(tǒng)有較好的動、靜態(tài)性能；GEC取0.0875，系統(tǒng)超調(diào)很大，（高達25%）過渡過程很慢（約5.5s），且有振蕩，動態(tài)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.

控制輸出比例因子GU的選取GU在系統(tǒng)響應的上升和穩(wěn)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(diào)。

GU小，則系統(tǒng)的反應比較緩慢。在穩(wěn)定階段，GU過大亦會引起振蕩。

在GE固定為0.0175，e約束區(qū)間為；GEC固定為0.07，e約束區(qū)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?？梢?，GU取10，系統(tǒng)初始上升很快，但有很大的超調(diào)和振蕩，導致調(diào)節(jié)時間很長；GU取4或取1，系統(tǒng)超調(diào)較小，過渡過程較快。