蟻群優(yōu)化降階模糊控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于智能控制應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種降階模糊智能電機(jī)控制器。具體提供一種基于蟻群優(yōu)化算法的降階模糊電機(jī)控制器，控制包括內(nèi)外兩個(gè)閉環(huán)：內(nèi)環(huán)為電流滯環(huán)控制，外環(huán)為模糊控制器。具體特征在于，所提出的模糊控制策略采用速度誤差與速度變化誤差作為輸入，模糊輸出通過解模糊變化因子Ku作用后作為電流環(huán)的輸入，通過蟻群優(yōu)化算法優(yōu)化后的模糊規(guī)則為22條，電流滯環(huán)控制可以通過觀測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和粘滯摩擦系數(shù)的變化得到負(fù)載轉(zhuǎn)矩估計(jì)從而對(duì)電流進(jìn)行補(bǔ)償控制達(dá)到抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的效果，控制策略采用TMS320LF2407A芯片實(shí)現(xiàn)，其參數(shù)可以在線修正，且具有過壓過流保護(hù)功能。
【專利說明】蟻群優(yōu)化降階模糊控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能控制應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種降階模糊智能電機(jī)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]無刷直流電機(jī)具有大轉(zhuǎn)矩、高效率、無換向火花等優(yōu)點(diǎn)，因此在航空航天、電動(dòng)汽車、機(jī)器人等工業(yè)伺服驅(qū)動(dòng)中得到廣泛的應(yīng)用。但是在無刷直流電機(jī)的控制中，仍然存在很多不確定性，包括負(fù)載變化，摩擦系數(shù)以及電機(jī)電阻電感等內(nèi)部參數(shù)的變化，因此對(duì)其控制尚需進(jìn)一步深入研究以抑制其轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。目前，一些先進(jìn)控制策略和電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新方法都逐步被用來克服該類電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法優(yōu)化控制器參數(shù)、模糊控制等。但遺傳算法優(yōu)化的收斂性和動(dòng)態(tài)控制效果不太理想，傳統(tǒng)的模糊控制器控制律也相對(duì)復(fù)雜。因此，設(shè)計(jì)優(yōu)化的降階智能電機(jī)控制器是實(shí)現(xiàn)電機(jī)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確控制必需解決的技術(shù)難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明正是應(yīng)無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制和電機(jī)智能控制的需求，針對(duì)以上問題，提出一種蟻群優(yōu)化降階模糊智能電機(jī)控制策略，提供一種通過蟻群算法對(duì)模糊控制律進(jìn)行優(yōu)化和降階，結(jié)合速度觀測(cè)器和負(fù)載觀測(cè)器以及電流滯環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制的方法，達(dá)到對(duì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的抑制和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的提升。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0004]一種基于蟻群優(yōu)化算法的降階模糊電機(jī)控制器，控制包括內(nèi)外兩個(gè)閉環(huán):內(nèi)環(huán)為電流滯環(huán)控制，外環(huán)為模糊控制器。所述的模糊控制策略采用速度誤差與速度變化誤差作為輸入，模糊輸出通過解模糊變化因子Ku作用后作為電流環(huán)的輸入。
[0005]所述的模糊控制器的模糊規(guī)則通過蟻群優(yōu)化算法優(yōu)化，從49條被優(yōu)化為22條。
[0006]所提出的蟻群優(yōu)化算法中的遺忘因子為0.9，傳遞因子設(shè)為0.55。
[0007]所述的負(fù)載觀測(cè)器可以觀測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和粘滯摩擦系數(shù)的變化；
[0008]所述的控制器采用TMS320LF2407A芯片，其參數(shù)可以在線修正，且具有過壓過流保護(hù)功能。
[0009]具體而言，具有如下的技術(shù)有益效果:
[0010]I)控制器的模糊規(guī)則數(shù)少；
[0011]2)電流環(huán)響應(yīng)速度快，無需電機(jī)參數(shù)辨識(shí)；
[0012]3)能適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載變化需求；
[0013]4)控制參數(shù)可以在線實(shí)時(shí)修正；
[0014]5)具有過壓過流等保護(hù)功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是基于蟻群優(yōu)化降階模糊控制器的電機(jī)智能控制策略框圖。
[0016]圖2為優(yōu)化后的模糊隸屬度函數(shù)分布。[0017]圖3為模糊規(guī)律表。
[0018]圖4為電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖。
[0019]圖5為電流滯環(huán)控制時(shí)序表。
[0020]圖6為負(fù)載觀測(cè)器原理。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1為電機(jī)雙閉環(huán)控制基本原理圖，其中的轉(zhuǎn)速環(huán)可采用本發(fā)明的降階模糊控制器。如圖所示，速度誤差e及速度變化誤差通過相應(yīng)的模糊比例因子K6和Κε。變化為模糊輸入變量，通過遺忘因子為0.9，傳遞因子設(shè)為0.55的蟻群算法將模糊變量大小范圍確定為NB(負(fù)大)，Ν(負(fù))，Ζ(零)，Ρ(正)，ΡΒ(正大)五個(gè)，其隸屬度分布函數(shù)如圖2所示，規(guī)則數(shù)則只有22條，如圖3所示。圖4為圖1中驅(qū)動(dòng)模塊，即電機(jī)的驅(qū)動(dòng)基本原理圖，圖5給出了滯環(huán)控制時(shí)圖4中的功率管驅(qū)動(dòng)順序與電流的關(guān)系。圖6是為了提高系統(tǒng)的抗負(fù)載擾動(dòng)能力，所設(shè)計(jì)的負(fù)載觀測(cè)器，可以通過對(duì)轉(zhuǎn)速Ω和電流i的檢測(cè)，根據(jù)圖6的狀態(tài)估計(jì)器
得到負(fù)載的估計(jì)值?，然后采用此觀測(cè)值按圖1對(duì)系統(tǒng)的電流進(jìn)行補(bǔ)償控制，圖中Jc^Bvci為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J粘滯摩擦系數(shù)Bv的名義值，L1=-0.0157為觀測(cè)器增益。系統(tǒng)控制器參數(shù)在線修正的具體調(diào)節(jié)如下面公式所示:
【權(quán)利要求】
1.一種基于蟻群優(yōu)化算法的降階模糊電機(jī)控制器，所述的控制策略包括內(nèi)外兩個(gè)閉環(huán):內(nèi)環(huán)為電流滯環(huán)控制，外環(huán)為基于蟻群優(yōu)化算法的降階模糊控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模糊控制策略采用速度誤差與速度變化誤差作為輸入，模糊輸出通過解模糊變化因子Ku作用后作為電流環(huán)的輸入，其模糊規(guī)則通過蟻群優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化，為22條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蟻群優(yōu)化算法中的遺忘因子為0.9，傳遞因子設(shè)為0.55。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流滯環(huán)控制，采用負(fù)載觀測(cè)器觀測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和粘滯摩擦系數(shù)的變化以估計(jì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，從而按其進(jìn)行電流補(bǔ)償控制，抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器采用TMS320LF2407A芯片，其參數(shù)可以在線修正，且具有過壓過流保護(hù)功能。
【文檔編號(hào)】H02P6/10GK103560723SQ201310557620
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】肖朝霞, 趙倩宇 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)