CN2896341Y - 用于中高压变频闭环中的复合控制结构 - Google Patents
用于中高压变频闭环中的复合控制结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于中高压变频闭环中的复合控制结构，包括：Fuzzy控制(模糊控制)环节、PI控制(比例积分控制)环节、变频控制、电机、受控对象及传感器；传感器采集受控对象的实际值，当受控对象的实际值偏离用户的期望值太大时，采用Fuzzy控制环节，而当受控对象的实际值偏离用户的期望值较小时，采用PI控制环节；实际值与用户期望值的偏离通过控制后传递给变频控制环节，以调整电机的输出转速，从而调整受控对象的实际值，以使变频器自动逼近受控对象的期望值。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及自动化控制技术领域，特别是一种应用于中、高压变频器工艺闭环中的复合控制结构。
【背景技术】
在工业生产中，中、高压变频器以其高可靠性、易操作及优异的性能，满足用户对于风机、水泵类机械调速节能、改善生产工艺的迫切要求，正愈来愈多地用在工业生产的各个领域。但在一些特殊的应用场合，用户希望变频器能自动控制某些受控对象(如压力、温度、流量等)来调整电机的转速。传统的方法是采用PI控制器，对大多数工业对象，一般可以得到较好效果。但对具有分布参数特性、非线性、大滞后、大惯性和不确定性的系统，测定其数学模型非常困难，控制效果差，系统调整时间长，超调量大，不易稳定，一般很难得到非常满意的控制结果，在很多情况下，会使电机运行不稳定、一直处于加速与减速状态中、来回震荡，甚至会造成部分传动部件的损坏。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于提供一种克服上述缺点，提供一种使得变频器在工艺闭环中对受控对象的控制能达到良好控制效果的复合控制结构。
为实现上述目的，本实用新型用于中、高压变频闭环中的复合控制结构包括：Fuzzy控制环节(模糊控制)、PI控制环节(比例积分控制)、变频控制、电机、受控对象及传感器；传感器采集受控对象的实际值，当受控对象的实际值偏离用户的期望值太大时，采用Fuzzy控制环节，而当受控对象的实际值偏离用户的期望值较小时，采用PI控制环节；实际值与用户期望值的偏离通过控制后传递给变频控制环节，以调整电机的输出转速，从而调整受控对象的实际值，以使变频器自动逼近受控对象的期望值。
相较于现有技术，本实用新型通过把模糊-比例积分(Fuzzy-PI)复合控制应用于中、高压变频器的工艺闭环中，有效地克服复杂系统的非线性及不确定特性，集两种控制策略的优点，使系统的动态和静态特性全面改善，电机运行平稳，从而使得变频器对受控对象的控制能达到良好的控制效果。
【附图说明】
图1是本实用新型的系统原理框图；
图2是本实用新型的Fuzzy控制环节原理框图；
图3是本实用新型的PI控制环节原理框图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，本实用新型用于中、高压变频闭环中的复合控制结构包括：Fuzzy控制环节、PI控制环节、变频控制、电机、受控对象及传感器。传感器把采集到的对受控对象的实际值传递给所述复合控制结构，对受控对象的实际值与用户的期望值进行比较，当受控对象的实际值偏离用户的期望值太大时，采用具有较好动态特性的Fuzzy控制环节；反之，当受控对象的实际值偏离用户的期望值较小时，采用具有较好静态特性的PI控制环节，实际值与用户的期望值的偏离通过Fuzzy控制环节或PI控制环节后传递给变频控制，以调整电机的输出转速，从而调整受控对象的实际值，以使变频器自动逼近受控对象的期望值。其中，用户的期望值可根据实际情况设定。
请参阅图2所示，Fuzzy控制环节是模拟人工操作的控制方式，而人工操作不仅根据被控量的误差、还兼顾误差的变化来进行，所以取Fuzzy控制环节的输入变量为误差和误差的变化，通过Fuzzy控制环节后输出给受控对象。Fuzzy控制环节首先计算受控对象的误差及误差变化量，在比例环节中根据实际情况进行放大或缩小后，再进行Fuzzy控制环节处理。Fuzzy控制环节处理主要由四部分组成，模糊化、模糊推理、知识库和清晰化，其中，知识库为Fuzzy控制环节的核心，知识库由数据库和规则库两部分组成，数据库中包含受控对象的尺度变换因子、受控对象误差的模糊空间、受控对象误差变化量的模糊空间等，而规则库中则包含受控对象的误差及误差变化量的一系列控制规则，这些规则是根据运行人员的实际操作经验总结出来的控制规则，根据所测量到的受控对象的误差及误差变化量，运用知识库中的数据库及规则库进行模糊推、处理后，输出给变频控制系统，调节电机的转速，以使变频器自动逼近受控对象的期望值。
请参阅图3所示，PI控制环节器把受控对象的测量值和期望值的偏差进行比例变换后，由积分环节部分按预先设计好的积分曲线输出频率补偿，以调整电机的转速，使变频器自动逼近受控对象的期望值。通过Fuzzy-PI复合控制，误差在某一阈值以外时，采用Fuzzy控制环节，以获得较好的瞬态性能，而当误差落在阈值以内的范围时，采用常规的PI控制环节，以改善静态特性。采用Fuzzy-PI复合控制克服了许多干扰因素，其性能比单独的Fuzzy控制环节或原有常规的PI控制环节效果都好，使系统的动态和静态特性全面改善，表现出良好的鲁棒性。
以上所描述的最佳实施例仅是对本发明进行阐述和说明，但并不局限于所公开的任何具体形式，进行许多修改和变化是可能的。
Claims (2)
1.一种用于中高压变频闭环中的复合控制结构，其特征在于：包括有Fuzzy控制环节、PI控制环节、变频控制、电机、受控对象及传感器；传感器采集受控对象的实际值，Fuzzy控制环节结合PI控制环节对受控对象的实际值与用户期望值的偏离进行控制，而后传递给变频控制环节，以调整电机的输出转速，从而调整受控对象的实际值，以使变频器自动逼近受控对象的期望值。
2.如权利要求1所述用于中高压变频闭环中的复合控制结构，其特征在于：设置一阈值，受控对象的实际值与用户期望值的偏离在该阈值以外时，采用Fuzzy控制环节，以获得较好的瞬态性能，而当误差落在该阈值以内的范围时，采用常规的PI控制环节，以改善静态特性。
Priority Applications (1)
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| CNU2006200538481U CN2896341Y (zh) | 2006-01-12 | 2006-01-12 | 用于中高压变频闭环中的复合控制结构 |
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| CNU2006200538481U CN2896341Y (zh) | 2006-01-12 | 2006-01-12 | 用于中高压变频闭环中的复合控制结构 |
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| CN2896341Y true CN2896341Y (zh) | 2007-05-02 |
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| CN (1) | CN2896341Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102647136A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-08-22 | 李鹏 | 一种步进电机控制系统及方法 |
| CN105610365A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-25 | 上海理工大学 | 一种永磁伺服电机控制方法 |
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2006
- 2006-01-12 CN CNU2006200538481U patent/CN2896341Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102647136B (zh) * | 2012-04-06 | 2015-05-13 | 李鹏 | 一种步进电机控制系统及方法 |
| CN105610365A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-25 | 上海理工大学 | 一种永磁伺服电机控制方法 |
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