开关磁阻电机直接转矩模糊PI控制器设计ELECTRICDRIVE2010Vol.40No.l电气传动2010年第40卷第1期开关磁阻电机直接转矩模糊PI控制器设计王勉华，梁媛媛（西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安710054）摘要:针对模糊控制存在静差的缺点，提出了模糊PI复合控制的开关磁阻电机调速系统，以速度误差及速度误差变化为系统外环输入,大偏差时采用模糊控制，小偏差时采用PI控制。外环的输出变量为内环的目标转矩，送入60kW三相6/4结构的幵关磁阻电机直接转矩调速系统内环。仿真结果表明,这种复合控制方法解决了常规控制方法因电机数学模型难以精确确定而无法确定控制参数的问题，并克服了模糊控制存在静差、无抗干扰能力的缺点，很好地解决了系统上升时间与超调的矛盾。关键词:开关磁阻电机;直接转矩控制;模糊控制;模糊-比例积分控制中图分类号:TM352文献标识码:AFuzzy-PIControllerforDirectTorqueControlDriveSystemofWANGMian-hua.LIANG-(ElectricalandControlEngineeringCollege,Xi,anofT/Xi'anAbstractrThereis-intastrategyoffuzzy-PIcontrolofswitchedstrategyoffuzzyandPliscombinedtorealizethespeedspeederrorandspeederrorderivative,whiletheouterloopoutputistorquetheloopofthedirecttorquecontrolsystemtocontrol60kWthreephase6/4poleSRM.FortheouterloopJtadoptsfuzzycontrollerwhenthespeederrorisbigzandadoptsPlcontrollerwhentheerrorissmall.Simulationresultsindicatethatthiscompoundcontrolstrategycansettletheparametereasi2ly,anditovercomesthesteady-stateerrorofspeedinclassicalfuzzycontroller,andtheparadoxbetweentheresponsetimeandovershootofspeedismanaged.Thesystemhasagoodanti-interferenceperformance.Keywords:switchedreluctancemotor;directtorquecontrol;fuzzycontrol;fuzzy-Plcontrol1引言开关磁阻电机调速系统融新型电动机结构与现代电力电子技术、控制技术于一体,兼有交流变频调速系统的电动机结构简单、坚固耐用的特点和直流调速系统的调速性能好、控制电路简单、高效的特点，是一种性价比较高的无级调速系统。但是由于开关磁阻电机具有严重的非线性及变结构、变参数等特点，常规固定参数的PI控制难以获得理想的控制性能指标，并且控制参数由于没有精确的数学模型而难以确定。模糊控制是目前工程领域应用较多的一种智能控制方法，它把人的手动控制经验转化为控制基金项目:陕西省教育厅专项科研计划项目(09JK586)策略，它不需要建立被控对象的精确数学模型，而且动态品质优于常规的控制方法［1］。但是双输入单输出的模糊控制器实质上是一个PD调节器，静态性能不好，存在静差，为了克服这个问题，本文提出模糊PI复合控制方法，加入积分作用克服静差。仿真结果表明，这种复合控制方法优于常规单一的模糊调节器或者PI调节器。2开关磁阻电机工作原理三相(6/4)结构开关磁阻电机定转子为双凸极结构,转子无绕组/也无永磁体,定子极上有集屮绕组，对应磁极的绕组相互串联，形成A,B,C作者简介:王勉华(1953-),男，硕士，教授,Email:xkwang_mh@163.com51三相绕组。当某相绕组通电吋，就产生一个使邻近转子极与该绕组轴线相重合的电磁转矩,顺序对三相绕组通电，则转子可以连续转动，改变通电次序，可改变电机的转向，控制通电电流的大小和通断时间，可改变电机的转矩和速度。3模糊PI控制系统构成开关磁阻电机调速系统由控制器、功率变换器和SRM电机本体构成,本文屮控制器采用双闭环控制(如图1所示)，外环是速度环，内环是转矩环，其中速度环的作用是对速度进行调节，得到转矩内环的参考转矩。转矩内环对转矩误差、磁链误差和区间信号应用直接转矩控制原理进行功率变换器的开关选择［2］,选择的开关信号用于控制功率变换器中开关元件的通断，为电机各相提供能量O速度误差小的时候切换到常规PI控制，对模糊控制盲区进行控制，并为系统加入积分作用。两种控制方式的切换时刻依速度误差的大小而定。4.1精确量的模糊化与反模糊化木文的调速目标是要电机转速稳定在800r/min,所以速度误差及速度误差变化的基本论域均取为［-800,800］,根据开关磁阻电机特...