一種基于模糊pid的主從式多電機(jī)同步控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制方法，其中，從電機(jī)采用模糊PID控制器。模糊PID將傳統(tǒng)PID控制與模糊控制結(jié)合，它能根據(jù)環(huán)境的變化，實(shí)時(shí)地調(diào)整PID的三個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的自整定，模糊PID在工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中有著非常重要的作用。本發(fā)明提出的基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制方法，當(dāng)主電機(jī)受到擾動(dòng)而發(fā)生速度變化時(shí)，由于從電機(jī)采用的是模糊PID控制器，它能感知主電機(jī)的速度變化，實(shí)時(shí)地調(diào)整PID控制器的三個(gè)參數(shù)，以便跟隨主電機(jī)的速度，實(shí)現(xiàn)主從電機(jī)間的高精度同步。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制方法，屬于現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的不斷進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的期望越來(lái)越高，自然而然對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求上也日益劇增，而電機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的元件，因此，就對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的控制性能也就提出了越來(lái)越高的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在，越來(lái)越多的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)控制模式已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需求了，這時(shí)就對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)，多電機(jī)系統(tǒng)就在這個(gè)時(shí)候應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]在汽車(chē)焊接行業(yè)、生產(chǎn)車(chē)間物件傳輸過(guò)程、以及軌道交通、冶金業(yè)和紡織業(yè)中，過(guò)去的單電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，已經(jīng)無(wú)法滿足人們要求的高精度、高效率的生產(chǎn)要求了。這時(shí)候多電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)就能很好地解決該問(wèn)題，滿足高精度、高效率的生產(chǎn)要求。傳統(tǒng)的電機(jī)控制多采用經(jīng)典PID控制算法，經(jīng)典PID控制算法作為一般工業(yè)過(guò)程控制方法應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。原則上講它并不依賴(lài)于被控對(duì)象的具體數(shù)學(xué)模型，但算法參數(shù)的整定卻是一件很困難的工作。更為重要的是即使參數(shù)整定完成，由于參數(shù)不具有自適應(yīng)能力，因環(huán)境的變化，PID控制對(duì)系統(tǒng)偏差的響應(yīng)變差，參數(shù)需重新整定。
[0004]主從式多電機(jī)同步控制(以?xún)膳_(tái)為例)就是將系統(tǒng)中的電機(jī)分為主電機(jī)和從電機(jī)，將輸入信號(hào)給主電機(jī)，主電機(jī)的輸出作為從電機(jī)的輸入，讓主電機(jī)跟隨從電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的同步?，F(xiàn)存在的主從式多電機(jī)控制方法中的單個(gè)電機(jī)均采用的是傳統(tǒng)的PID控制，控制原理圖如圖1所示，由于傳統(tǒng)PID的控制一旦參數(shù)確定了，在運(yùn)行過(guò)程中就無(wú)法改變，因此當(dāng)主電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中受到擾動(dòng)時(shí)，從電機(jī)由于PID控制器的參數(shù)已經(jīng)確定，就無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)整PID的參數(shù)，就會(huì)導(dǎo)致主從電機(jī)之間出現(xiàn)較大的同步誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:實(shí)現(xiàn)主從電機(jī)間的高精度同步。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制方法，其中，從電機(jī)采用模糊PID控制器，其特征在于，包括以
[0007]下步驟:
[0008]步驟1、確定PID控制器的三個(gè)參數(shù)KfnK^Ki與偏差E以及偏差變化EC之間的模糊關(guān)系，控制規(guī)則為:
[0009]當(dāng)|eI較大時(shí)，取較大的Kp與較小的κΙ;
[0010]當(dāng)IEI和IEC I處于中等大小時(shí)，取較小的Kp，Kd的取值對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響較大，1^的取值要適當(dāng)；
[0011]當(dāng)|EI較小時(shí)，Kp與&均應(yīng)取得大些，Kd取較大的值；
[0012]當(dāng)IECI較大時(shí)，Kd取較小的值；
[0013]在運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)E及EC的值，根據(jù)先前確定的模糊關(guān)系，利用模糊推理的方法，在線修改PID控制器的三個(gè)參數(shù)，讓PID參數(shù)可自整定，以滿足不同E和EC對(duì)控制參數(shù)的要求；
[0014]步驟2、確定模糊PID控制器的輸入變量E和EC、輸出變量ΔΚΡ、AKlS其基本論域；
[0015]步驟3、確定模糊PID控制器的輸入變量E和EC、輸出變量ΔΚΡ、Δ化模糊集上的論域和模糊語(yǔ)言集合；
[0016]步驟4、確定模糊PID控制器輸入、輸出變量的隸屬函數(shù)；
[0017]步驟5、建立PID參數(shù)模糊控制規(guī)則表；
[0018]步驟6、通過(guò)模糊運(yùn)算求出ΔΚΡ、AK1的模糊控制調(diào)整表；
[0019]步驟7、根據(jù)模糊PID控制器算法的原理建模仿真。
[0020]優(yōu)選地，在所述步驟4中，所述隸屬函數(shù)選取三角形分布的隸屬函數(shù)。
[0021]優(yōu)選地，在所述步驟I中，取Ki = O。
[0022]模糊PID將傳統(tǒng)PID控制與模糊控制結(jié)合，它能根據(jù)環(huán)境的變化，實(shí)時(shí)地調(diào)整PID的三個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的自整定，模糊PID在工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中有著非常重要的作用。
[0023]本發(fā)明提出的基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制方法，當(dāng)主電機(jī)受到擾動(dòng)而發(fā)生速度變化時(shí)，由于從電機(jī)采用的是模糊PID控制器，它能感知主電機(jī)的速度變化，實(shí)時(shí)地調(diào)整PID控制器的三個(gè)參數(shù)，以便跟隨主電機(jī)的速度，實(shí)現(xiàn)主從電機(jī)間的高精度同步。
[0024]基于模糊PID主從式多電機(jī)同步控制，當(dāng)主電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中受到擾動(dòng)而轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，由于從電機(jī)的控制器采用的是模糊PID控制器，它能夠根據(jù)主電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，實(shí)時(shí)在線調(diào)整PID控制器的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自整定，從而更好地跟隨主電機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，具有更好的同步精度，抗擾動(dòng)能力也大大提高，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為傳統(tǒng)主從式多電機(jī)同步控制原理圖；
[0026]圖2為基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制原理圖；
[0027]圖3為模糊PID流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以?xún)?yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0029]本發(fā)明提供的一種基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制方法包括以下步驟:
[0030]步驟1、首先確定PID控制器的三個(gè)參數(shù)KhK^K1與偏差E以及偏差變化EC之間的模糊關(guān)系，這個(gè)控制規(guī)則很重要，一般經(jīng)驗(yàn):
[0031 ]①當(dāng)IE I較大時(shí)，為使系統(tǒng)具有較好的跟蹤性能，應(yīng)取較大的Kp與較小的&，同時(shí)為避免系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)較大的超調(diào)，應(yīng)對(duì)積分作用加以限制，通常取1^ = O。
[0032]②當(dāng)IE I和I EC I處于中等大小時(shí)，為了使系統(tǒng)響應(yīng)具有較小的超調(diào)，Kp應(yīng)取得小些。在這種情況下，Kd的取值對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響較大，Ki的取值要適當(dāng)。
[0033]③當(dāng)IEI較小時(shí)，為使系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性能，&與&均應(yīng)取得大些，同時(shí)為避免系統(tǒng)在設(shè)定值附近出現(xiàn)振蕩，KD的取值相當(dāng)重要，一般在IEC I較小時(shí)，Kd的取值應(yīng)該較大些；
[0034]④當(dāng)IECI較大時(shí)，KD的取值應(yīng)該較小些。
[0035]然后在運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)E及EC的值，根據(jù)先前確定的模糊關(guān)系，利用模糊推理的方法，在線修改PID控制器的三個(gè)參數(shù)，讓PID參數(shù)可自整定，以滿足不同E和EC對(duì)控制參數(shù)的要求，從而使控制系統(tǒng)有良好的動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能。
[0036]步驟2、確定模糊PID控制器的輸入變量E和EC、輸出變量Δ ΚΡ、Δ KlS其基本論域。
[0037]步驟3、確定模糊PID控制器的輸入變量E和EC、輸出變量ΔΚΡ、Δ化模糊集上的論域和模糊語(yǔ)言集合。
[0038]步驟4、確定模糊PID控制器輸入、輸出變量的隸屬函數(shù)。隸屬函數(shù)的形狀直接影響模糊控制器的性能，本發(fā)明選取三角形分布的隸屬函數(shù)，其運(yùn)算簡(jiǎn)單、迅速。
[0039]步驟5、建立PID參數(shù)模糊控制規(guī)則表。建立合適的模糊控制規(guī)則直接關(guān)系到控制器性能的優(yōu)良與否，模糊規(guī)則主要依賴(lài)于工程人員長(zhǎng)期以來(lái)積累的操作經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)家知識(shí)，將其進(jìn)行總結(jié)。
[0040 ]步驟6、通過(guò)模糊運(yùn)算求出的模糊控制調(diào)整表。
[0041]步驟7、根據(jù)模糊PID控制器算法的原理，其工作流程圖如圖3所示，建模仿真。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制方法，其中，從電機(jī)采用模糊PID控制器，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、確定PID控制器的三個(gè)參數(shù)Kp 與偏差E以及偏差變化EC之間的模糊關(guān)系，控制規(guī)則為: 當(dāng)IE I較大時(shí)，取較大的Kp與較小的&，取K1 = O; 當(dāng)IE I和I EC I處于中等大小時(shí)，取較小的KP，KD的取值對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響較大，K1的取值要適當(dāng)； 當(dāng)IE I較小時(shí)，Kp與&均應(yīng)取得大些，Kd取較大的值； 當(dāng)IECI較大時(shí)，Kd取較小的值； 在運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)E及EC的值，根據(jù)先前確定的模糊關(guān)系，利用模糊推理的方法，在線修改PID控制器的三個(gè)參數(shù)，讓PID參數(shù)可自整定，以滿足不同E和EC對(duì)控制參數(shù)的要求；步驟2、確定模糊PID控制器的輸入變量E和EC、輸出變量Δ Kp, Δ KlS其基本論域； 步驟3、確定模糊PID控制器的輸入變量E和EC、輸出變量△ ΚΡ、Δ K1模糊集上的論域和模糊語(yǔ)言集合； 步驟4、確定模糊PID控制器輸入、輸出變量的隸屬函數(shù)； 步驟5、建立PID參數(shù)模糊控制規(guī)則表； 步驟6、通過(guò)模糊運(yùn)算求出△ Kp、△ K1，的模糊控制調(diào)整表； 步驟7、根據(jù)模糊PID控制器算法的原理建模仿真。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制方法，其特征在于，在所述步驟4中，所述隸屬函數(shù)選取三角形分布的隸屬函數(shù)。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于模糊PID的主從式多電機(jī)同步控制方法，其特征在于，在所述步驟I中，取Ki = O。
【文檔編號(hào)】H02P5/50GK106026793SQ201610485476
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】周武能, 潘亮, 張楊
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)