模糊控制在镗床电机调速系统中的应用

    摘  要  介绍了模糊控制在镗床电机调速系统中的实际应用，以及控制效果。
    关键词  直流调速  模糊控制  PLC
    中图分类号  TP273⁺.4  文献标识码  B

    唐山冶金矿山机械厂W160型落地镗床直流可逆双闭环（转速，电流）调速系统中，两环均采用线性常参数PID控制器。随着用户对产品加工要求的日益提高和加工件本身存在的非线性因素，常规PID控制器已经难以有效克服负载、模型参数的大范围变化等带来的影响，不能满足系统高精度、快响应的调速要求，考虑到转速环对控制系统的性能起决定作用，为此将转速环的常规PID控制改为模糊控制，以提高机床加工精度。

    一、模糊控制器的设计

    模糊控制是一种基于规则的控制（直接采用语言型控制规则），依据是现场操作人员的控制经验或专家的知识。模糊控制器的设计不需要建立被控对象精确的数学模型，控制机理和策略易于理解，设计简单，便于应用。模糊控制系统的鲁棒性强，可有效减弱干扰和参数变化对控制效果的影响，尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统。此次改造转速环采用“双入单出”的二维模糊逻辑控制器（FLC），主要包括输入模糊化、模糊推理、清晰化（解模糊）3个部分。输入量是。（直流电机转子角速度给定值和实际值的偏差）和e_c（e的变化率），输出量u作为电流控制器的给定值，E、E_c、U分别是e、e_c、u的模糊量，W*和W是系统给定值和输出值，FLC基本结构见图1，改造后的双闭环直流调速系统原理见图2。

    (1)精确量的模糊化
    令e(k)=W(K)－W*，e_c(k)=e_c(k)－e_c(k－1)），W(0)为设定值，将e、e_c、u模糊化。设E、E_c、U的词集为[NB（负大）,NM（负中），NS（负小），ZE（零），PS（正小），PM（正中），PB（正大）]，论域为[－5，－4，－3，－2，－1，0，+1，+2，+3，+4，+5]，根据控制经验可得出变量E、E_c、U的模糊化量化表，本例模糊控制器设计中，E、E_c、U取相同值，相应的隶属函数见表1。

表1  E、E_c、U的隶属函数

本文关键字：电机  镗床  机床，应用领域 - 机床