并列式混合励磁发电机模糊pi智能控制仿真研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第】期(总第152期)机械工程与自动化No．12o09年2月MECHANICALENGINEERING8己AUTOMAT】ONFeb．文章编号：1672—6413(2【)()9)O1一()O24—01l并列式混合励磁发电机模糊PI智能控制的仿真研究周进有，包金明，费树岷(东南大学自动化学院，江苏南京21OO96)摘要：基于并列式混合励磁发电机数学模型，采用模块化建模工具MATIAB／Sjmulink建立了发电机本体及控制系统仿真模型；提出了一种模糊PI智能控制策略，以实现发电机转

2、速变化和负载波动情形下的输出电压快速响应及稳定控制，据此分别进行了仿真研究。仿真结果表明：与常规PI调节器相比，由模糊P1智能控制器组成的PwM励磁闭环控制系统具有较好的动态与稳态性能。关键词：并列式混合励磁；模糊控制；智能控制中图分类号：TM31：TP27．4文献标识码：A0引言统中，建立了发电机控制系统的仿真模型，并进行了混合励磁电机因其具有永磁同步电机与电励磁同电机转速变化和负载波动情况下的仿真研究。步电机的优点，在变速或负载不稳定的场合具有广泛1并列式混合励磁发电机结构及工作原理的应用前景_1]。本文提出的

3、并列式混合励磁发电机是图1为并列式发电机的结构图]，发电机分为定可应用在恒压发电场合的一种发电机，其主要由电励子、转子两部分。定子部分由定子铁芯、定子线圈及磁磁路和永磁磁路并列组成，通过调节励磁电流改变励磁线圈等组成，励磁线圈嵌放在定子铁芯中，将定气隙磁场的大小，从而达到在发电机转速或负载波动子铁芯分为两半；转子部分由永磁体、铁芯极及转子时输出电压以满足负载电压稳定的要求。一些恒压发背轭等组成，永磁体和铁芯极呈交错排列。其工作原电系统往往具有非线性、时变、多参数耦合的特点，难理是通过调节励磁线圈中电流的大小和方向来

4、调节电以建立精确的数学模型；传统P1调节器输出响应速度机气隙磁场的强弱，从而改变发电机感应电动势的大慢、超调量大、抗干扰能力较差，其动态与静态性能小。无法让人满意。2并列式混合励磁发电机动态数学模型为改善常规PI控制器的性能，一些智能控制方法2．1数学模型得到了广泛关注，成为研究热点。文献[3]将模糊控为便于分析，假定磁路不饱和，不计涡流及磁滞制、神经网络与常规PID控制器相结合的智能PID控损耗，则磁链方程可表示为：制器应用在电厂热工控制系统中，取得了良好的控制In4IbIIf效果；文献[4]采用自适应模糊控制方

5、法实现了无刷lIlmlLf十直流电机转动惯量变化时转速的快速跟踪；文献[5]IImIIf利用模糊PI控制实现了超声波电机设定速度的自适1Iclf应跟踪；文献[6]在异步化同步发电机控制系统中采⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)用模糊PID控制器实现了有功功率和无功功率的独其中：、，分别为定子相绕组及励磁绕组立控制，且具有良好的静态和动态特性。模糊控制能匝链磁链，wb；、L、、，分别为定子相绕组对模型难以建立的非线性系统进行有效控制，有效地及励磁绕组自感，H；LL、、、，J、L、抑制干扰或噪声的影响，但其控

6、制精度较差，消除系小，、^分别为定子每两相绕组问互感统稳定误差的能力较弱。综合PI控制及模糊控制的优点．本文将模糊PI及相绕组与励磁绕组问互感，H；、、／分别为智能控制应用在并列式混合励磁发电机的励磁调节系定子相绕组及励磁绕组电流，八；、舢、分收稿日期：2O()8一lO27作者简介：周进有(1983)．男．江苏扬州人．在凑倾士研究生。学兔兔www.xuetutu.com2()O9年第1期周进有，等：并列式混合励磁发电机模糊PI智能控制的仿真研究·25·别为定子相绕组匝链永磁磁链，wb。是电压响应速度较慢，超调量大，

7、稳态精度低，本文由磁链方程可推导出电压方程为：’尝试采用模糊PI智能控制器改善发电机的动态特性和静态特性。RH。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．(2)3模糊PI智能控制器设计其中：一[““6]，3．1模糊控制的原理一[，模糊控制器可以在不掌握控制对象精确数学模型R—diag[一一一r／]，情况下，根据专家经验和控制规则经模糊推理确定控J一[6／]。制量的大小，具有控制灵活和适应性强的优点。其中：“、“、、“，分别为定子相绕组及励磁绕组电3．1．1模糊控制系统组成压，V；、、r，分别为定子相绕组及励磁绕组电图3为本文设计的二维模糊控

8、制系统，其主要包阻，Q。括模糊化、模糊推理、反模糊化等部分。定子铁芯励磁线圈永磁体铁芯极奔覆獾霾厂_]麓理I．．．．．．．．．．●一图3模糊控制系统定子线圈转子背轭3．1．2输人输出变量的模糊化La)定子(b)转子在模糊控制系统中，输入变量为电压偏差与偏图1并列式混合励磁发电机结构图差变化率输出为脉宽调制信号，定义如下：电磁转矩方程可表示为：()一()一“。