纪艳华，孙玉坤（江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013）设计，并在转速环设计中运用了自适应模糊PID控制理论。以一台三相6/4极结构的SRM为控制对象，进行了试验。试验结果表明，本系统具有良好的调速性能和控制特性。
开关磁阻电机调速系统（SRD）是由双凸极开关磁阻电动机（SRM）、功率变换器、控制器以及检测器等组成的一种新型调速电动机系统。与传统的直流和交流调速系统相比较，SRM不仅保持了异步电动机的全部优点，而且电机结构简单，控制方便，运行可靠，成本低，效率高。尤其因为具有起动转矩大，速度调节和控制性能好，并可直接由直流电源向驱动系统提供动力等特点，开关磁阻电机正日益广泛地应用于电动车辆的牵引。
由于SRD系统的非线性，使得用普通的定参数PID调节器进行速度闭环调节时，控制性能不够理想。模糊控制是目前应用较多的一种智能控制方法，无需被控对象准确的数学模型即能实现较好的控制效果。其特点是当工作条件在大范围内变动时，动态响应快，超调小，且具有很好的鲁棒性。但在电动车辆的调速中，要求响应更快、稳无法使整个被控对象的稳态误差降到最低，从而难以胜任。本文设计了一种自适应模糊PID控制器，兼有模糊控制的控制灵活和PID控制的控制精度高的优点。
SRD的基本组成如所示。其中S呢采用三相6/4极双凸极结构。电流检测采用电阻取样隔离法，并由PI调节器提高跟随性。由光电式转子位置传感器获得的位置信号经频压变换器I转速给定pro-制器！一！功率?换*1I逻辑控制hj|电流检测| SRD的基本组成LM2917间接测得转速，并将位置信号经逻辑转换态精度更高，一般的模糊制器因变论域定ic触为功率开关的控制信ht.转速闭环采用/自适应模i.net糊PID控制算法。
在SRD中，功率变换器是整个系统的重要组成部分，通过工作在开关状态执行控制输出信号，将电源电能在适当时段提供给各相绕组来驱动转子旋转。因此功率变换器的设计必须与电机及控制器一起综合考虑，使其能协调工作。本文采用双开关式功率变换器主电路如所示，并以K-BT作为主开关器件。开关磁阻电动机变换器的续流二极管，要求开关特性好，实际工作效率较高，故选用快恢复二极管。IGBT的专用驱动电路很多，本文使用的是IR公司的浮地驱动芯片IR2130.IR2130只需一路电源，克服了常规驱动电路需要多路隔离电源的缺点，并具有过流、欠压保护，大大简化了硬件设计，提高了可靠性。
功率变换器主电路开关磁阻电机的控制就是合理改变控制参数以达到运行要求。传统的方法是在起动和低速时，通过电流斩波控制方式（CCC）对相电流进行限制，在高速时采用固定Hof调节Hn的角度位置控制方式（APC）。但因存在模式转换，因而控制复杂，成本偏高。采用PWM技术，固定导通角，对调速系统的主开关实施斩波，实现调压调速，在整个速度范围内实现单一模式控制。PWM可引入每相的一个主开关的控制极，即所谓的斩单管，也可同时引入每相的两个主开关管的控制极，即所谓的斩双管。而斩单管方式的运行性能优于斩双管，所以这里采用斩单管，在主电路每相主开关中，下开关S4、S5和S6的触发信号由PWM信号调制，实现系统的调速控制。
自适应模糊PID控制器的设计自适应模糊PID控制器以误差e和误差变化ec作为输入，可以满足不同时刻偏差e和偏差变化ec对PID参数自整定的要求。利用模糊控制从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等各方面特性来考虑，和Kd各个参数具有各自不同的作用。比例系数的作用在于加快系统的响应速度，提高系统调节精度。但KP过大将产生超调，甚至导致系统不稳定。积分作用系数Ki的作用在于消除系统的稳态误差。但K/过大，在响应过程的初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程的较大超调。微分作用系数Kd的作用在于改善系统的动态特性。其作用主要是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。但Kd过大，则会使响应过程过分提前制动，从而延长调节时间。
根据参数Kp、Ki和Kd对系统输出特性的影响情况，可归纳出在不同的Iel和Iecl时，被控过程对参数KP、Ki和Kd的自整定要求为当Iel较大时，为了加快系统的响应速度，应取较大的Kp和较小的Kd，同时为了防止积分饱和，避免系统响应出现较大的超调，此时应去掉积分作用，取Ki=0.的超调减少，应取较小的Ki值，Kp和Kd值的大小要适中，以保证系统的响应速度。
当Iel较小时，为使系统具有良好的稳态性能，应取较大的Kp和Ki，同时为避免系统在设定值附近出现振荡，应适当选取Kd的值，其原则是：当Iecl较小时，Kd值可取大些，通常取为中等大小；当Iecl较大时，Kd应取小些。
根据转子位置信号，用频压转换器得出转子的转速，然后与给定转速进行比较，得到转速的偏差e、转速偏差变化率ec.再根据e和ec，通过模糊控制算法，得到控制量KP、Ki和Kd，从而实现对PID的参数调节。采样计算现时的转速偏差e及转速偏差变化率ec作为模糊控制器的输入控厉对炉藤进行修秦便构成了息适应Pub制通勺模精胯基和述xnki邮0，PS，PM，PB分别表示负大，负中，负小，零，正小，正中，正大等概念，它们的论域均选13个量化等级，即根据经验和参数与偏差的实际关系，可确定e和ec隶属度赋值，如表1.e=表1模糊变量e和ec的隶属度赋值表根据参数和Kd的自整定要求，可得到如下状态组合=M且丨ec丨=故采用如下模糊推理形式（共5条模糊推理规则）e丨=和Kd在不同状态下的加权。Kp/，Ki/和Kd/分别是在不同状态下对于参数Kp、Ki和Kd用常规PID参数整定法得到的整定值。
各模糊推理规则的隶属度可由下式得出根据下列推理公式计算PID的三个参数速度响应曲线试验结果表明，采用自适应模糊PID控制器的调速系统具有良好的动态调速性能，转速在3003000r/min可靠调节。Ube，Ume，Use和Ubc，Umc，use分别为e和ec的本文通过将具有较强鲁棒性的自适应模糊PID控制算法，运用于小功率的用于电动车辆的开关磁阻电动机的控制，并取得了较好的控制效果，说明模糊PID兼有模糊控制和PID控制的优点，是一种有效的控制算法，具有广泛应用价值。
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