傳統(tǒng)的pid控制方法雖然能使系統(tǒng)獲得 良好的穩(wěn)態(tài)精度，但系統(tǒng)的快速性和抗干擾能力及對(duì)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)的魯棒性都不夠理想.傳統(tǒng)的pid控制的交流伺服系統(tǒng)，整定pid參數(shù)時(shí)，很難做到動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能都好。只能兼顧動(dòng)穩(wěn)態(tài)，綜合考慮，或有所側(cè)重。如果要求動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)、抗擾性能都好就更難了。 模糊控制的交流伺服系統(tǒng)具有很大的靈活性，提供了一種提高交流伺服系統(tǒng)的跟隨和抗擾性能的好方法，有力地提高了系統(tǒng)的魯棒性。但是，在模糊控制器的規(guī)則庫中，全部規(guī)則是依據(jù)模糊專家知識(shí)所建立的，盡管很好，但也是過去經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。如果環(huán)境、對(duì)象出現(xiàn)了過去沒遇過的情況，則知識(shí)庫（數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫）顯得呆板，而表現(xiàn)出不適應(yīng)新情況的弊端。 傳統(tǒng)控制理論經(jīng)過幾十年的發(fā)展和實(shí)踐的檢驗(yàn)，已經(jīng)是一個(gè)較完善的理論體系。但是它需要建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型具有不確定性時(shí)，給設(shè)計(jì)帶來很大困難，或者是無法設(shè)計(jì)。即當(dāng)被控對(duì)象的模型具有不確定性、非線性，系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)和環(huán)境在較大范圍內(nèi)變化，系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)指標(biāo)要求較高，系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)不止一個(gè)且具有復(fù)雜性，這種情況下應(yīng)該采用智能控制，而傳統(tǒng)的控制理論設(shè)計(jì)方法在這里不能勝任。但是只用單一的智能控制方法也不會(huì)使系統(tǒng)具有完善的功能和期望的性能。為了使系統(tǒng)具有更完善的功能和更理想的性能，應(yīng)采用智能控制理論的定性推理控制策略與傳統(tǒng)控制理論的定量計(jì)算控制策略的結(jié)合。 為此，把現(xiàn)代控制理論應(yīng)用于伺服系統(tǒng)是為了使系統(tǒng)具備更強(qiáng)的魯棒性和更為優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)性能.近年來，優(yōu)良的復(fù)合控制在交流伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用展示了其良好的前景.將模糊控制技術(shù)和傳統(tǒng)的pid控制相結(jié)合，能夠有效地解決模糊控制存在穩(wěn)態(tài)誤差的缺陷.目前較為廣泛的是模糊控制與pid控制的串聯(lián)或者模糊控制與pid控制相并聯(lián).但是參數(shù)固定的pid控制又一定程度上給系統(tǒng)帶來了動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)之間的矛盾，模糊控制的優(yōu)勢(shì)沒有得到完全體現(xiàn).本文提出的模糊自校正控制器使pid調(diào)節(jié)器參數(shù)跟隨系統(tǒng)誤差變化而動(dòng)態(tài)變化，從而具備了模糊控制較強(qiáng)魯棒性和pid控制削弱穩(wěn)態(tài)誤差的功能. 模糊pid控制器的構(gòu)成與工作 模糊pid控制器的構(gòu)成 將模糊邏輯控制器與pid控制器結(jié)合起來.模糊邏輯控制器動(dòng)態(tài)性能、抗擾性能高，pid控制器穩(wěn)態(tài)精度高，取兩者的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)成模糊（flcr）、pid復(fù)合控制的交流伺服系統(tǒng)（如圖所示）。 [align=center] 圖1 模糊pid控制器的結(jié)構(gòu)[/align] 使用了flcr、pid控制器的兩級(jí)復(fù)合控制交流伺服系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的基本思想:穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)采用單組固定參數(shù)pid算法進(jìn)行控制.設(shè)計(jì)pid三參數(shù)時(shí)，選擇典型的工作狀態(tài)、環(huán)境條件、模型參數(shù)（可能是近似的），按穩(wěn)態(tài)性能最好來確定（通過計(jì)算和調(diào)試）pid三參數(shù)kp、ki、kd確定后將pid三參數(shù)作為固定數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，它對(duì)保證穩(wěn)態(tài)性能是有效的; 動(dòng)態(tài)過程（起動(dòng)、大范圍變動(dòng)給定、大范圍負(fù)載突變）運(yùn)行時(shí)采用單個(gè)固定模糊規(guī)則集的flcr控制.設(shè)計(jì)模糊規(guī)則集時(shí)，以給定增量△ωr＊，偏差e、偏差變化è、負(fù)載增量△tl為輸入模糊語言變量，設(shè)計(jì)并調(diào)試規(guī)則集.調(diào)好后以固定規(guī)則集方式存入模糊規(guī)則庫，它對(duì)保證動(dòng)態(tài)性能是有效的.為了使切換能圓滑過渡，采用下面的策略，由pid控制切換到flcr時(shí)，將pid算法中的積分值傳給flcr.由flcr控制切換到pid控制時(shí)，將flcr的最后一次輸出值傳給pid，作為pid算法中的當(dāng)前積分值。 當(dāng)?shù)湫头€(wěn)態(tài)運(yùn)行的條件不止一個(gè)時(shí)出現(xiàn)多穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，可采用多組固定參數(shù)pid控制策略.同理，多動(dòng)態(tài)過渡過程狀態(tài)時(shí)，可采用多個(gè)固定模糊規(guī)則集的控制策略.也可能是單與多的不同組合. 1、模糊控制部分的工作 該模糊控制輸入信號(hào)為速度偏差e和速度偏差變化率△e，輸出信號(hào)為控制信號(hào).變量的模糊子集為｛正大，正中，正小，零，負(fù)小，負(fù)中，負(fù)大｝，相應(yīng)的語言變量設(shè)定為｛pl，pm，ps，zo，ns，nm，nl｝。 首先，把速度偏差及偏差變化率的實(shí)際范圍作為輸入論域，輸出控制量的允許變化范圍作為輸出論域，而在論域中的元素隸屬于某個(gè)語言變量值的隸屬度用隸屬函數(shù)表示，論域兩端的隸屬函數(shù)取半三角形的形狀，其余則取三角形的形狀.其次，在模糊化過程中取輸入變量的實(shí)時(shí)值，即求速度偏差及偏差變化率的實(shí)時(shí)值.第三步是把輸入變量的實(shí)時(shí)值和已定義的隸屬函數(shù)進(jìn)行比較組合，求出相應(yīng)的模糊輸入量.有了上面3個(gè)步驟后，再采用max-min推理合成算法進(jìn)行模糊推理，并產(chǎn)生模糊輸出結(jié)果.最后，將模糊輸出結(jié)果清晰化，并采用pwm方式實(shí)現(xiàn)輸出控制，在周期一定的條件下調(diào)節(jié)占空比，而占空比的實(shí)時(shí)值由模糊控制規(guī)則自動(dòng)調(diào)節(jié)。 2、模糊pid控制器的參數(shù)校正 模糊自校正控制器是由模糊控制器、pid調(diào)節(jié)器、參數(shù)整定環(huán)節(jié)和估測(cè)器四個(gè)基本部分組成.模糊控制器和pid調(diào)節(jié)器根據(jù)校正的參數(shù)對(duì)過程對(duì)象進(jìn)行控制，參數(shù)整定環(huán)節(jié)根據(jù)系統(tǒng)誤差的動(dòng)態(tài)變化對(duì)pid調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)校正.該模糊自校正控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程就是模糊自校正控制器不斷采樣、校正，直至系統(tǒng)達(dá)到并保持期望的控制性能指標(biāo)。pid調(diào)節(jié)器的參數(shù)校正原則:在控制的起始階段取較小的pid調(diào)節(jié)器校正參數(shù);當(dāng)模糊控制達(dá)到基本穩(wěn)定時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)誤差逐漸增大pid調(diào)節(jié)器的校正參數(shù)，以獲得平穩(wěn)的上升并消除誤差;當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)已基本穩(wěn)定時(shí)，則根據(jù)系統(tǒng)要求和誤差適當(dāng)減小pid調(diào)節(jié)器的校正參數(shù)。 模糊pid控制交流伺服系統(tǒng)組成 模糊pid控制交流伺服系統(tǒng)組成框圖如圖2所示.pid作為速度調(diào)節(jié)器，它把給定信號(hào)與編碼器輸出脈沖信號(hào)的量化值進(jìn)行比較，獲得誤差e，通過具有參數(shù)自整定的pidd算法，得到所需調(diào)節(jié)值，將此值送入d/a轉(zhuǎn)換變?yōu)槟M信號(hào)，再送至變頻器的模擬電壓輸入端，控制變頻器頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速. [align=center] 圖2 模糊pid控制交流伺服系統(tǒng)框圖[/align] 系統(tǒng)的主程序框圖如圖3所示.為了使電機(jī)穩(wěn)定性好，響應(yīng)速度快，必須正確選擇系統(tǒng)的比例、積分、微分等參數(shù)。本系統(tǒng)利用pid的高速運(yùn)算及判斷能力，由pidd算法子程序計(jì)算出控制量ur，對(duì)擾動(dòng)作出動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，使得穩(wěn)態(tài)誤差最小。 [align=center] 圖3 系統(tǒng)的主程序框圖[/align] 仿真結(jié)果及結(jié)論: 在該控制交流伺服系統(tǒng)調(diào)試過程中，給定速度為1500r/min，系統(tǒng)能很快跟蹤給定速度，反應(yīng)性能良好.在突加負(fù)載的情況下，系統(tǒng)能快速自動(dòng)調(diào)節(jié)，恢復(fù)時(shí)間約為0.6ms，其轉(zhuǎn)速特性曲線如圖4所示. [align=center] 圖4 轉(zhuǎn)速曲線[/align] 仿真實(shí)驗(yàn)及使用結(jié)果表明，上述模糊pid控制器動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可以實(shí)現(xiàn)小超調(diào)或無超調(diào)控制，且穩(wěn)態(tài)精度可以和pid控制相媲美。這種控制器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于模塊化且實(shí)時(shí)性好，并對(duì)被控對(duì)象的不良變化具有較強(qiáng)的魯棒性。 參考文獻(xiàn) [1]梁中華.智能控制永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)的研究.沈陽:沈陽工業(yè)大學(xué)出版社,1999 [2]李士勇，模糊控制.神經(jīng)控制和智能控制論.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1996