高速电机：电阻型电机的模拟设施设计研讨——华联电机www.gaosudianji.cn

　　1作者采用离线计算形成控制决策表存放内存的方案。速度环实时控制时，据输入的e和e，查表即得对应的输出控制量增量。本文研究了量化因子和比例因子对SRD模糊控制器性能的影响，表明模糊控制与常规控制一样，其动、静态特性之间存在一定的矛盾，采用固定的参数难以获得满意的性能，为保证系统快速响应，且超调小，应引入自适应模糊控制器。

　　2 SR电机8098单片机模糊控制的实现

　　2. 1精确量的模糊化

　　设SR电机的转速偏差e（ e=设定值-实测值）、转速偏差变化e（ e= e i - e i- 1）、控制器输出增量U对应的模糊子集均为7档，即U～= EC～= E～{负大（ NL ） ，负中（ NM ） ，负小（ NS） ，零（ ZE） ，正小（ PS） ，正中（ PM ） ，正大（ PL） }对应的量化等级均取15，分别表示为- 7， - 6， - 5， - 4， - 3， - 2， - 1， 0， + 1， + 2， + 3， + 4， + 5， + 6， + 7，即论域E、EC、U均为： {- 7， - 6， - 5，- 4， - 3， - 2， - 1， 0， + 1， + 2， + 3， + 4， + 5， + 6，+ 7}实际的SRD系统， e或e（以x记之）的变化范围并非在之间，而在之间，可通过式（ 5）所示的变换y = 14 b - a（ x - a + b 2）（ 5）将在区间变化的变量x转化为区间的变量y.例如，根据SR电机转速环采样周期，设e变化范围为 ，在偏差变化实际值为e= 120时，代入式（ 5） ，得y= 3. 36，取整为3，故e对应的量化因子GEC= 14/ 500；同理，若设e的变化范围为 ，则e对应的量化因子GE= 14/ 3000.可见，各变量只要乘上相应的量化因子，即可转化成在区间上变化的量。

　　2. 2极大极小模糊控制器设计

　　根据SRD现场调试经验，可确定一组控制规则。当e i n给定，要求转速降低，即占空比应减小，故输出U应下降；而当e i 及内，若越出约束区间，则令其为相应的区间边界值。这是必要的，因为系统运行实验表明，若按实际可能出现的e及e最大变化范围及确定量化因子（ GE= 14/ 2e 1， GEC= 14/ 2e 1）。

　　因量化因子小，在接近暂稳态时，分辨率差，系统性能不佳。因此，在参数固定的模糊控制系统程序设计中，应以一合适的小于实际变化范围的区间及来确定量化因子，即GE= 14/（ 2e 0） ， GEC= 14/ （ 2e 0） ，这样，为了使实际的e及e对应的模糊量不超出论域的范围，需对实际的e及e用约束条件加以判断、限幅。

　　3量化因子及比例因子的调整

　　量化因子GE、GEC及比例因子GU对SR电机模糊控制系统的动、静态性能有较大的影响，应当通过系统实际运行，权衡稳、快、准三方面的要求整定。

　　3. 1偏差e量化因子GE的选取偏差e量化因子GE的大小本质上反映了控制系统对速度偏差的分辨率，影响系统的静态误差的动态调整时间。GE大，系统上升速率大，但GE过大，将使系统产生较大的超调，从而延长过渡过程。若GE很小，则系统上升较慢，快速性差； GE还直接影响系统的稳态品质。

　　若设第k次执行速度环对应的速度偏差量化值为E（ k） ，其精确量为e（ k） ，则有E（ k） = INT（ GE e（ k） + 0. 5）（ 6）模糊控制系统的稳态过程可用下述模糊规则描述：若偏差为“零”，偏差变化为“零”，则控制增量为零。语言值“零”对应于一定的范围，当误差和误差变化都进入语言值“零”所对应的范围时，系统即进入稳态。由式（ 6）可导出误差的稳态取值范围：GE e（∞） ， GE取值大小对SR电机负载起动性能的影响如所示。图中三条曲线分别对应于GE = 0. 035， e约束区间为 ；GE= 0. 00875， e约束区间为 ； GE= 0. 0047， e约束区间为三种GE取值在给定速度800r/ min下的实测起动性能。

　　GE取值对SR小电机起动性能的影响（速度给定800r / min， GU= 2， GE C= 0. 07）由可见， GE= 0. 035，系统超调小，稳态误差小，有较好的动、静态态能； GE= 0. 00875和GE = 0. 0047，过渡过程时间长，稳态精度很差，动、静态性能差。

　　3. 2偏差变化量化因子GEC的选取GEC越大，系统输出变化率越小，系统变化越慢，过渡过程时间长；若GEC越小，则系统反应越快，但GEC取值过小易导致很大的超调和振荡，这同样使系统调节时间变长。

　　在GU固定为2， GE固定为0. 0175， e约束区间为 ， GEC取值大小对SR电机负载起动性能的影响如所示。图中3条曲线分别对应于GEC= 0. 14， e约束区间为 ；GEC= 0. 035， e约束区间为 ； GEC = 0. 00875， e约束区间为 3种GEC取值在给定速度800r/ min下的实测起动性能。

　　GEC取值对SR电机起动性能的影响（速度给定800r/ min， GU= 2， GE = 0.0175）由可见， GEC取0. 14，系统超调很小，过渡过程较快，系统有较好的动、静态性能； GEC取0. 0875，系统超调很大， （高达25%）过渡过程很慢（约5 . 5s ） ，且有振荡，动态性能很差； GEC取0. 035的性能介于GEC取0. 14和GEC取0. 00875之间。实验表明， GEC取值不宜小于0. 035.

　　3. 3控制输出比例因子GU的选取GU在系统响应的上升和稳定阶段有不同的影响。在上升阶段， GU取得越大，上升越快，但易导致超调。

　　GU小，则系统的反应比较缓慢。在稳定阶段， GU过大亦会引起振荡。

　　在GE固定为0. 0175， e约束区间为 ； GEC固定为0. 07， e约束区间为。图中三条曲线分别对应于GU= 1， GU = 4和GU = 10三种GU取值在给定速度800r/ min下的实测起动性能。可见， GU取10，系统初始上升很快，但有很大的超调和振荡，导致调节时间很长； GU取4或取1，系统超调较小，过渡过程较快。