CN107728596A - 一种内燃机车电控系统的模糊控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机车电控系统的模糊控制方法，其特征在于采用模糊控制器将功率给定值与反馈值的偏差和偏差变化率模糊量化后，由控制规则表决定其模糊量输出，模糊控制量经过非模糊化处理后得到精确量用于主发电机励磁电流环的输入。提高电动轮汽车的恒功率控制的鲁棒性；对难以建立精确数学模型的复杂系统进行可靠的控制；在内燃机车的传动控制上应用智能控制理论，选取更为合适的PI 参数，可以在负载或转速突变时，系统响应时间更快。

Description

一种内燃机车电控系统的模糊控制方法

技术领域

本发明涉及内燃机车电控系统技术领域，特别是一种内燃机车电控系统的模糊控制方法。

背景技术

目前内燃机车广泛采用交流传动系统。对于其控制算法大多采用矢量控制，然而传统的矢量控制调速系统大多采用结构简单的PI控制技术，但其往往局限于电机的线性模，，但其往往局限于电机的线性模型，负载大范围变化时存在鲁棒性差的问题。尤其在低速时，PI控制往往不能较快速的跟随速度的给定值，从而导致转矩误差和速度误差，且其不具有在线参数自整定的功能，因此，PI控制不能精确满足在不同的的工况下，系统对参数的自整定要求，从而影响控制性能。。所以非常需要一种新型的内燃机车电控系统的控制方法，它能够精确满足在不同的工况下系统对参数自整定要求，使系统性能更优。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内燃机车电控系统的模糊控制方法，以提高电动轮汽车的恒功率控制的鲁棒性；对难以建立精确数学模型的复杂系统进行可靠的控制；在内燃机车的传动控制上应用智能控制理论。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的一种内燃机车电控系统的模糊控制方法，其特征在于采用模糊控制器将功率给定值与反馈值的偏差和偏差变化率模糊量化后，由控制规则表决定其模糊量输出，模糊控制量经过非模糊化处理后得到精确量用于主发电机励磁电流环的输入，

具体步骤：

1）确定输入与输出变量的模糊子集和论域及其隶属度；

2)确定模糊控制规则；

3)选择量化比例因子（K _e =0.6、K _c =0.1、K _u =0.1554），并将输入的功率偏差值及其变化率模糊化；

4)确立模糊推理关系矩阵R和模糊推理算法；

5)采用加权平均法进行模糊判决，求的输出量的具体模糊量值，并将不同E和EC取值情况下所对应的U的判决值组合成一个模糊控制规则查询表；

6)通过模糊控制量的非模糊化，得出实际的功率输出控制量。

模糊控制是模糊数学和控制理论相结合的产物，它利用了人的思维具有模糊性的特点，通过使用模糊数学中的隶属度函数、模糊关系、模糊推理等工具得到控制表格进行控制。

（1）模糊控制器是建立在对专家、操作人员的经验和现场操作数据的模仿总结基础之上，这种控制器的设计不要求知道被控对象的精确数学模型，而只需要提供现场操作人员的经验知识及操作数据；

（2）控制系统的鲁棒性强，对于非线性时变滞后系统，因为其对参数变化不敏感，所以其动态特性和静态特性均优于常规控制手段；

（3）以语言变量代替常规的数学变量，易于构造形成专家的“知识”；

（4）控制推理采用“不精确推理”(approximate reasoning)。由于推理过程模仿人的思维过程，介入了人类的经验，因而能够处理复杂甚至“病态”系统。

本发明的优点是：采用模糊控制可实现如下益处：

（1）采用模糊控制可以对难以建立精确数学模型的复杂系统进行可靠的控制；

（2）模糊控制因其对参数变化不敏感，其动态特性和静态特性均优于常规控制手段；

（3）模糊控制模仿人的思维方式，是由过程定性出发的，从而比较容易确立语言变量控制规则，可以利用现场的实践经验设计适合实际应用的控制器方案在电动轮汽车牵引工况的恒功率控制中采用了模糊控制器，充分发挥模糊控制算法简单、快速的优点，较好地实现系统的恒功率控制。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明的一种内燃机车电控系统的模糊控制方法，其特征在于采用模糊控制器将功率给定值与反馈值的偏差和偏差变化率模糊量化后，由控制规则表决定其模糊量输出，模糊控制量经过非模糊化处理后得到精确量用于主发电机励磁电流环的输入，

本发明的模糊控制器采用二维结构的模糊控制器，由发动机转速检测和输出电路Ne，与此发动机转速检测和输出电路Ne相连接的转速—功率变换环节Ne—P，分别与此转速—功率变换环节Ne—P相连接的偏差量化器Ke和偏差变化率量化器Kec，与此偏差量化器Ke和偏差变化率量化器Kec相连接的模糊逻辑运算环节fuzzy control，与此模糊逻辑运算环节fuzzy control相连接的比例器Ku所组成。

具体步骤：

1）确定输入与输出变量的模糊子集和论域及其隶属度；

2)确定模糊控制规则；

3)选择量化比例因子（K _e =0.6、K _c =0.1、K _u =0.1554），并将输入的功率偏差值及其变化率模糊化；

4)确立模糊推理关系矩阵R和模糊推理算法；

5)采用加权平均法进行模糊判决，求的输出量的具体模糊量值，并将不同E和EC取值情况下所对应的U的判决值组合成一个模糊控制规则查询表；

6)通过模糊控制量的非模糊化，得出实际的功率输出控制量。

本发明的模糊控制器在模糊控制中以速度误差信号和速度误差信号的微分作为输入，将输入信号输入模糊控制器，而后通过模糊推理，经模糊推理规则，实现模糊控制，根据不同的速度误差，不同速度误差对应的速度误差变化率，选取适合的PI 参数。本发明利用模糊控制器根据模糊推理和模糊规则，在全速范围内，根据输入，选取更为合适的PI 参数，可以在负载或转速突变时，系统响应时间更快。

Claims (1)

1.一种内燃机车电控系统的模糊控制方法，其特征在于采用模糊控制器将功率给定值与反馈值的偏差和偏差变化率模糊量化后，由控制规则表决定其模糊量输出，模糊控制量经过非模糊化处理后得到精确量用于主发电机励磁电流环的输入，

具体步骤：

1）确定输入与输出变量的模糊子集和论域及其隶属度；

2)确定模糊控制规则；

3)选择量化比例因子（K _e =0.6、K _c =0.1、K _u =0.1554），并将输入的功率偏差值及其变化率模糊化；

4)确立模糊推理关系矩阵R和模糊推理算法；

5)采用加权平均法进行模糊判决，求的输出量的具体模糊量值，并将不同E和EC取值情况下所对应的U的判决值组合成一个模糊控制规则查询表；

6)通过模糊控制量的非模糊化，得出实际的功率输出控制量。