屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法與系統(tǒng)，參考轉(zhuǎn)速n*與無刷直流電機測量轉(zhuǎn)速n作為遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器的兩個輸入，模糊控制器的輸出與電流傳感器輸出的電流輸入到電流比較器，誤差電流經(jīng)過電流PID調(diào)節(jié)器，輸出到脈寬調(diào)制PWM控制器，最后由脈寬調(diào)制PWM通過逆變器控制電機的轉(zhuǎn)速。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制，其中轉(zhuǎn)速外環(huán)采用遺傳算法優(yōu)化的雙模糊控制，電流采用傳統(tǒng)PI控制。該屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法與系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，跟蹤精度高、魯棒性強、對于系統(tǒng)參數(shù)漂移能有效地調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)了自適應(yīng)控制功能，具有明顯的優(yōu)越性。
【專利說明】屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法與系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市軌道交通的迅速發(fā)展，地鐵已成為人們出行最便捷、經(jīng)濟和高效的交通工具之一；與此同時，對于屏蔽門的可靠運行也提出了越來越高的要求。屏蔽門是安裝在地鐵車站站臺邊緣的玻璃門，它將站臺和列車運行區(qū)域隔開，具有提高站臺安全性、減少車站環(huán)控系統(tǒng)的投資等特點。直流無刷電動機具有交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、壽命長的特點，又具有普通直流電動機良好的機械特性和調(diào)速性，目前，廣泛應(yīng)用于地鐵屏蔽門的門機驅(qū)動。地鐵屏蔽門門機控制算法通常采用常規(guī)PID控制，由于無刷直流電機的多變量和非線性等特點，這就使得屏蔽門的響應(yīng)速度較慢，又由于傳統(tǒng)的PID存在超調(diào)和短時振蕩問題，使得屏蔽門運行時不穩(wěn)定，同時抗干擾能力不強。
[0003]上述問題是在屏蔽門的設(shè)計與運行過程中應(yīng)當(dāng)予以考慮并解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法與系統(tǒng)解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的地鐵屏蔽門門機控制算法通常采用常規(guī)PID控制，由于無刷直流電機的多變量和非線性等特點，這就使得屏蔽門的響應(yīng)速度較慢，又由于傳統(tǒng)的PID存在超調(diào)和短時振蕩問題，使得屏蔽門運行時不穩(wěn)定，同時抗干擾能力不強的問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法，包括以下步驟:
[0007]參考轉(zhuǎn)速η*與無刷直流電機測量轉(zhuǎn)速η經(jīng)過比較器得到誤差信號，誤差信號經(jīng)過延時環(huán)節(jié)產(chǎn)生誤差變化率ec，對誤差e及誤差變化率ec的實際值分別用量化因子ke、量化因子kec進行量化，映射到模糊集合論域；
[0008]誤差e和誤差變化率ec模糊化后經(jīng)過優(yōu)化后的模糊控制規(guī)則，再反模糊化，輸出量用比例因子KI從模糊論域映射到基本論域，輸出電流參考值。
[0009]優(yōu)選地，對模糊控制器的量化因子進行在線自動調(diào)整，采用以系統(tǒng)動態(tài)誤差e為變量的量化因子自調(diào)整公式:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 參考轉(zhuǎn)速η*與無刷直流電機測量轉(zhuǎn)速η經(jīng)過比較器得到誤差信號，誤差信號經(jīng)過延時環(huán)節(jié)產(chǎn)生誤差變化率ec，對誤差e及誤差變化率ec的實際值分別用量化因子ke、量化因子kec進行量化，映射到模糊集合論域； 誤差e和誤差變化率ec模糊化后經(jīng)過優(yōu)化后的模糊控制規(guī)則，再反模糊化，輸出量用比例因子KI從模糊論域映射到基本論域，輸出電流參考值I。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法，其特征在于，對模糊控制器的量化因子進行在線自動調(diào)整，采用以系統(tǒng)動態(tài)誤差e為變量的量化因子自調(diào)整公式:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法，其特征在于，采用三角函數(shù)作為模糊控制器變量的隸屬度函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法，其特征在于，模糊論域中語言變量有負(fù)大NB、負(fù)中匪、負(fù)小NS、零ZE、正小PS、正中PM、正大PB，語言變量的模糊集合隸屬度表為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法，其特征在于，使用遺傳算法對參數(shù)進行優(yōu)化的過程中，適應(yīng)度函數(shù)的確定是以系統(tǒng)最大超調(diào)量Mp、調(diào)整時間tx和穩(wěn)態(tài)誤差exx為基礎(chǔ)，采用權(quán)重系數(shù)組合法進行構(gòu)造。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法，其特征在于，所述適應(yīng)度函數(shù)為:
f = a exp [-(Mp/Mp0)2] + β exp [-(ts/ts0)2] + y exp [-(exx/exx0)2] (4) 式(4)中，Mp(l、ts(l和exx0為系統(tǒng)相應(yīng)指標(biāo)的期望值，α、β、y為權(quán)重系數(shù),反應(yīng)各指標(biāo)在控制系統(tǒng)的總體性能中的權(quán)重，要求α + β + y= 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法，其特征在于，基于遺傳算法進行參數(shù)尋優(yōu)的具體流程為: s1、開始時使用隨機的方式生成初始種群，置迭代次數(shù)N=l， s2、經(jīng)過選擇、交叉、變異尋找最優(yōu)參數(shù)，經(jīng)模糊控制后作用于電機，計算適應(yīng)度及控制品質(zhì)評價，迭代次數(shù)N=N+1, s3、判斷迭代次數(shù)N是否大于終止代數(shù)Τ，否則返回步驟S2進行選擇、交叉、變異來尋找最優(yōu)參數(shù)，是則終止迭代，輸出最優(yōu)參數(shù)。
8.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項所述模糊控制方法的系統(tǒng),其特征在于:包括中央控制器、主監(jiān)視器、單元控制器、驅(qū)動UPS、整流器、逆變器、電流采集器、帶位置傳感器的無刷直流電機； 中央控制器通過異步串行通訊SCI模塊與單元控制器連接，中央控制器通過CAN總線與主監(jiān)視器連接；逆變器與電源連接，無刷直流電機與逆變器連接，電流采集器與逆變器連接; 中央控制器通過正交編碼脈沖電路QEP模塊與無刷直流電機的位置傳感器連接，中央控制器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D模塊與電流采集連接； 中央控制器內(nèi)部采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制，其中，轉(zhuǎn)速外環(huán)采用如權(quán)利要求1-7任一項所述的屏蔽門門機控制器的遺傳算法優(yōu)化的模糊控制方法由模糊控制器實現(xiàn)遺傳算法優(yōu)化的雙模糊控制，電流內(nèi)環(huán)采用傳統(tǒng)PI控制。
9.如權(quán)利要求8所述模糊控制方法的系統(tǒng)，其特征在于:中央控制器內(nèi)部采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的具體過程為:參考轉(zhuǎn)速η*與無刷直流電機測量轉(zhuǎn)速η作為遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器的兩個輸入，模糊控制器的輸出與電流傳感器輸出的電流輸入到電流比較器，誤差電流經(jīng)過電流PID調(diào)節(jié)器，輸出到脈寬調(diào)制PWM控制器，最后由脈寬調(diào)制PWM通過逆變器控制電機的轉(zhuǎn)速。
10.如權(quán)利要求8所述模糊控制方法的系統(tǒng)，其特征在于:還包括保護電路，所述保護電路包括電流保護電路、電壓 保護電路、邏輯保護電路。
【文檔編號】G05B13/02GK103760766SQ201410007548
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】張友剛, 王仁偉, 劉志剛 申請人:江蘇新綠能科技有限公司