專利名稱：用于中高壓變頻閉環(huán)中的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于中、高壓變頻器工藝閉環(huán)中的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，中、高壓變頻器以其高可靠性、易操作及優(yōu)異的性能，滿足用戶對于風(fēng)機、水泵類機械調(diào)速節(jié)能、改善生產(chǎn)工藝的迫切要求，正愈來愈多地用在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。但在一些特殊的應(yīng)用場合，用戶希望變頻器能自動控制某些受控對象(如壓力、溫度、流量等)來調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的方法是采用PI控制器，對大多數(shù)工業(yè)對象，一般可以得到較好效果。但對具有分布參數(shù)特性、非線性、大滯后、大慣性和不確定性的系統(tǒng)，測定其數(shù)學(xué)模型非常困難，控制效果差，系統(tǒng)調(diào)整時間長，超調(diào)量大，不易穩(wěn)定，一般很難得到非常滿意的控制結(jié)果，在很多情況下，會使電機運行不穩(wěn)定、一直處于加速與減速狀態(tài)中、來回震蕩，甚至?xí)斐刹糠謧鲃硬考膿p壞。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種克服上述缺點，提供一種使得變頻器在工藝閉環(huán)中對受控對象的控制能達到良好控制效果的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型用于中、高壓變頻閉環(huán)中的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)包括Fuzzy控制環(huán)節(jié)(模糊控制)、PI控制環(huán)節(jié)(比例積分控制)、變頻控制、電機、受控對象及傳感器；傳感器采集受控對象的實際值，當(dāng)受控對象的實際值偏離用戶的期望值太大時，采用Fuzzy控制環(huán)節(jié)，而當(dāng)受控對象的實際值偏離用戶的期望值較小時，采用PI控制環(huán)節(jié)；實際值與用戶期望值的偏離通過控制后傳遞給變頻控制環(huán)節(jié)，以調(diào)整電機的輸出轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整受控對象的實際值，以使變頻器自動逼近受控對象的期望值。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型通過把模糊-比例積分(Fuzzy-PI)復(fù)合控制應(yīng)用于中、高壓變頻器的工藝閉環(huán)中，有效地克服復(fù)雜系統(tǒng)的非線性及不確定特性，集兩種控制策略的優(yōu)點，使系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)特性全面改善，電機運行平穩(wěn)，從而使得變頻器對受控對象的控制能達到良好的控制效果。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)原理框圖；圖2是本實用新型的Fuzzy控制環(huán)節(jié)原理框圖；圖3是本實用新型的PI控制環(huán)節(jié)原理框圖。
具體實施方式請參閱圖1所示，本實用新型用于中、高壓變頻閉環(huán)中的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)包括Fuzzy控制環(huán)節(jié)、PI控制環(huán)節(jié)、變頻控制、電機、受控對象及傳感器。傳感器把采集到的對受控對象的實際值傳遞給所述復(fù)合控制結(jié)構(gòu)，對受控對象的實際值與用戶的期望值進行比較，當(dāng)受控對象的實際值偏離用戶的期望值太大時，采用具有較好動態(tài)特性的Fuzzy控制環(huán)節(jié)；反之，當(dāng)受控對象的實際值偏離用戶的期望值較小時，采用具有較好靜態(tài)特性的PI控制環(huán)節(jié)，實際值與用戶的期望值的偏離通過Fuzzy控制環(huán)節(jié)或PI控制環(huán)節(jié)后傳遞給變頻控制，以調(diào)整電機的輸出轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整受控對象的實際值，以使變頻器自動逼近受控對象的期望值。其中，用戶的期望值可根據(jù)實際情況設(shè)定。
請參閱圖2所示，F(xiàn)uzzy控制環(huán)節(jié)是模擬人工操作的控制方式，而人工操作不僅根據(jù)被控量的誤差、還兼顧誤差的變化來進行，所以取Fuzzy控制環(huán)節(jié)的輸入變量為誤差和誤差的變化，通過Fuzzy控制環(huán)節(jié)后輸出給受控對象。Fuzzy控制環(huán)節(jié)首先計算受控對象的誤差及誤差變化量，在比例環(huán)節(jié)中根據(jù)實際情況進行放大或縮小后，再進行Fuzzy控制環(huán)節(jié)處理。Fuzzy控制環(huán)節(jié)處理主要由四部分組成，模糊化、模糊推理、知識庫和清晰化，其中，知識庫為Fuzzy控制環(huán)節(jié)的核心，知識庫由數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫兩部分組成，數(shù)據(jù)庫中包含受控對象的尺度變換因子、受控對象誤差的模糊空間、受控對象誤差變化量的模糊空間等，而規(guī)則庫中則包含受控對象的誤差及誤差變化量的一系列控制規(guī)則，這些規(guī)則是根據(jù)運行人員的實際操作經(jīng)驗總結(jié)出來的控制規(guī)則，根據(jù)所測量到的受控對象的誤差及誤差變化量，運用知識庫中的數(shù)據(jù)庫及規(guī)則庫進行模糊推、處理后，輸出給變頻控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，以使變頻器自動逼近受控對象的期望值。
請參閱圖3所示，PI控制環(huán)節(jié)器把受控對象的測量值和期望值的偏差進行比例變換后，由積分環(huán)節(jié)部分按預(yù)先設(shè)計好的積分曲線輸出頻率補償，以調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，使變頻器自動逼近受控對象的期望值。通過Fuzzy-PI復(fù)合控制，誤差在某一閾值以外時，采用Fuzzy控制環(huán)節(jié)，以獲得較好的瞬態(tài)性能，而當(dāng)誤差落在閾值以內(nèi)的范圍時，采用常規(guī)的PI控制環(huán)節(jié)，以改善靜態(tài)特性。采用Fuzzy-PI復(fù)合控制克服了許多干擾因素，其性能比單獨的Fuzzy控制環(huán)節(jié)或原有常規(guī)的PI控制環(huán)節(jié)效果都好，使系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)特性全面改善，表現(xiàn)出良好的魯棒性。
以上所描述的最佳實施例僅是對本發(fā)明進行闡述和說明，但并不局限于所公開的任何具體形式，進行許多修改和變化是可能的。
權(quán)利要求1.一種用于中高壓變頻閉環(huán)中的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)，其特征在于包括有Fuzzy控制環(huán)節(jié)、PI控制環(huán)節(jié)、變頻控制、電機、受控對象及傳感器；傳感器采集受控對象的實際值，F(xiàn)uzzy控制環(huán)節(jié)結(jié)合PI控制環(huán)節(jié)對受控對象的實際值與用戶期望值的偏離進行控制，而后傳遞給變頻控制環(huán)節(jié)，以調(diào)整電機的輸出轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整受控對象的實際值，以使變頻器自動逼近受控對象的期望值。
2.如權(quán)利要求1所述用于中高壓變頻閉環(huán)中的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)，其特征在于設(shè)置一閾值，受控對象的實際值與用戶期望值的偏離在該閾值以外時，采用Fuzzy控制環(huán)節(jié)，以獲得較好的瞬態(tài)性能，而當(dāng)誤差落在該閾值以內(nèi)的范圍時，采用常規(guī)的PI控制環(huán)節(jié)，以改善靜態(tài)特性。
專利摘要本實用新型公開了一種用于中高壓變頻閉環(huán)中的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)，包括Fuzzy控制(模糊控制)環(huán)節(jié)、PI控制(比例積分控制)環(huán)節(jié)、變頻控制、電機、受控對象及傳感器；傳感器采集受控對象的實際值，當(dāng)受控對象的實際值偏離用戶的期望值太大時，采用Fuzzy控制環(huán)節(jié)，而當(dāng)受控對象的實際值偏離用戶的期望值較小時，采用PI控制環(huán)節(jié)；實際值與用戶期望值的偏離通過控制后傳遞給變頻控制環(huán)節(jié)，以調(diào)整電機的輸出轉(zhuǎn)速，從而調(diào)整受控對象的實際值，以使變頻器自動逼近受控對象的期望值。
文檔編號H02P27/04GK2896341SQ200620053848
公開日2007年5月2日 申請日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日
發(fā)明者吳國軍, 武貴林, 周邦華 申請人:深圳市中傳電氣技術(shù)有限公司