摘 要 模糊控制器應用在許多領域，但由于其控制參數(shù)的不穩(wěn)定性，導致其控制效果達不到控制要求。本文提出了一種將神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊控制器相結合的方法，并應用于基于DSP的變頻調速系統(tǒng)中。對系統(tǒng)進行仿真實驗后，從仿真結果可以得出：該系統(tǒng)具有較好的控制性能，且能達到較高的控制精度。

關鍵詞 DSP；神經(jīng)自適應模糊控制；MATLAB仿真

中圖分類號 TM346 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)071-0190-01

模糊控制具有較強的不確定性知識表達能力，但其自學習能力比較困難；神經(jīng)網(wǎng)絡具有較強的自學習、自適應能力，但其對不確定知識的表達能力比較困難。因此針對雙方的特點相互借鑒和利用，形成的新的結構體系——模糊神經(jīng)網(wǎng)絡。這種新技術充分利用神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習、自適應能力，在線調整模糊規(guī)則，使模糊控制在保持其較強的知識表達能力的同時，并能提高其自適應能力。

1 神經(jīng)自適應模糊控制器

神經(jīng)自適應模糊控制器的結構如圖1所示。

其中，nr為速度給定值，nf為速度反饋值，e為速度偏差，E為轉速偏差，u為輸出控制量，K1，K2分別是E和ΔE的量化因子，K3為u的比例因子。

對于模糊控制器來說，提高控制性能的關鍵是調整控制規(guī)則，可由u≈-（E+ΔE）/2來近似歸納其控制查詢表。本文在此基礎上引入一個加權系數(shù)α，因此又可表示為u≈[αE+（1-α）ΔE]，通過調整α值，可以改變E、ΔE對u的加權程度，使控制規(guī)則的調整變得更為方便，從而提高控制性能。

2 控制系統(tǒng)的硬件設計

系統(tǒng)的硬件設計部分采用TMS320LF2407A來實現(xiàn)智能速度控制，系統(tǒng)由主電路、控制電路、驅動隔離電路和保護電路等組成。主電路采用交—直—交的間接變頻裝置；逆變部分采用IPM功率模塊來控制驅動電路；控制回路包括DSP、LED顯示電路、鍵盤接口電路、電流檢測電路、電壓檢測電路、電動機轉速和位置檢測電路等。為了以防加電瞬間沖擊，過流、過壓等故障損壞整流模塊和IPM模塊， 系統(tǒng)在主電路設置了充、放電電阻和泄能回路。

3 控制系統(tǒng)的軟件設計及仿真實驗

系統(tǒng)程序包括主程序和兩個中斷服務子程序。主程序主要負責DSP初始化、速度環(huán)運算及故障診斷工作；PWM中斷程序主要負責AD轉換、SPWM輸出以及串行通信等；串行口中斷服務程序負責電機參數(shù)的接收。

為了驗證本設計的科學性和合理性，對整個變頻調速控制系統(tǒng)進行仿真實驗。實驗中采用型號為Y160M2-2的異步電動機，主要參數(shù)為：額定功率1.2 kw，額定轉速1420 r/min，額定電流3.8 A，額定電壓380 V。本文同時給出了神經(jīng)自適應模糊控制器和傳統(tǒng)PID控制器的仿真響應曲線，以便于性能比較。仿真結果如下圖所示。

通過比較兩者的響應曲線可以看出，神經(jīng)自適應模糊控制速度調節(jié)器，在動態(tài)性能方面，其轉速響應曲線更為平滑，超調量更?。环€(wěn)態(tài)性能方面，其穩(wěn)態(tài)誤差明顯小于傳統(tǒng)PID控制，說明其穩(wěn)態(tài)性能要優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制。

4 結束語

本文基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的控制方法，利用神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習、自適應能力，有效地解決了單純模糊控制中控制規(guī)則太固定這一問題，控制精度得到有效的提高。實驗結果表明，基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制的變頻調速系統(tǒng)有較好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，其轉速響應曲線更為平滑，超調量更小。

圖2 傳統(tǒng)PID速度調節(jié)器轉速響應曲線

圖3 神經(jīng)自適應模糊控制速度調節(jié)器轉速響應曲線

參考文獻

[1]薛斯遠.礦井提升機的模糊控制系統(tǒng)設計[D].太原:太原理工大學，2007.

[2]周延，肖海燕.基于TMS320LF2407A的SVPWM變頻系統(tǒng)的設計[J].現(xiàn)代電子技術，2007，19:160-162.

[3]LASCU C.A modified direct torque control for induction motor s ensorless drive [J].IEEE Trans on Ind Applications， 2000， 36(2):23-26.

[4]廖華平，程小華.基于DSP的SVPWM矢量控制變頻系統(tǒng)研究[J].微電機，2006，39(9):71-73.

作者簡介

趙金憲（1970—），男，教授，博士，碩士研究生導師。