基于模糊控制的直流调速系统设计

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直流调速系统是装备制造领域中一种最为普遍的电气传动装置,从过程本质上来说,直流电动机转速控制属于一种非线性时变的复杂控制。一旦电机转速无法平稳达到指标,那么其结果必然影响着工件运行或者生产质量,这自然是我们所不希望看到的,因此寻找一种适合实际恶劣工况下的控制方式显得尤为重要。而模糊控制是以模糊数学为基础发展起来的控制技术,在实际的过程控制中,它可以不需要被控对象精确的数学模型,其既能够有效地抑制一些无法预测的因素产生的影响,同时又对被控对象的参数变化具有较强的适应性,正是一种适合非线性时变的控制方案。因此基于模糊控制策略的直流调速系统的设计成为了本文研究的主要内容。首先对直流调速系统的工作原理及其组成进行分析的基础上,对控制策略做了深入的研究,特别是对模糊控制算法的特点、基本原理等给出了清楚的阐述,并从模糊控制器的设计过程诸如模糊化、隶属度函数确定、模糊规则表的建立以及解模糊等做了分析。其次,利用MATLAB软件对直流调速系统的PID控制策略与模糊控制策略进行了仿真研究与结果比对,从算法的机理上验证了模糊控制算法的优势所在。最后,根据控制要求,设计了双闭环直流调速系统,即采用霍尔元件作为位置传感器而构成转速环,采用电流互感器作为电流传感器而构成电流环,而驱动控制采用的是电机驱动芯片L298N,PWM方式。然后再对转速环改用模糊控制策略以提高系统的控制品质。为了验证模糊控制方案在直流调速控制系统中的控制效果,在Proteus仿真平台下搭建了硬件系统,并设计了测量程序、控制程序等。通过该仿真平台进一步证实了本文所设计的控制方案的有效性与合理性。
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