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1、分类号分类号 密级密级 U D C 硕硕士士学学位位论论文文基于模糊 PI 控制的推进电机调速研究学位申请人：马学位申请人：马 磊磊学学科科专专 业：电力电子与电力传动业：电力电子与电力传动指指导导教教 师：林师：林 桦桦 教授教授论文答辩日期论文答辩日期 学位授予日期学位授予日期 答辩委员会主席答辩委员会主席 评阅人评阅人 IA Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringResearch on Propulsion Speed-regula
2、ted SystemBased on Fuzzy-PI ControllerCandidate:Ma LeiMajor:Power Electronics and Electric DriveSupervisor :Prof. Lin HuaHuazhong University of Science and TechnologyWuhan, , P. R. ChinaApril, 2006II摘摘 要要常规 PI 控制算法是工业控制领域中应用最广的一种算法，该算法简单，适应性强，具有一定的鲁棒性，能够满足一般生产过程的要求。但它的控制质量还存在一些问题，如在某一状态下整定为最优的一组 PI
3、参数在另一种状态下不一定是最好的，对非线性特性负载控制效果不是很理想。本文引入模糊 PI 控制器并将其应用到交流推进电机调速系统中去，期望改善调速系统的动态和稳态性能。本文以交交变频同步电机调速系统为研究对象，对其所带非线性负载螺旋桨进行了研究，并进行分段线性化处理，建立了基于常规 PI 控制算法的调速系统的数学模型，为系统的仿真研究及性能改善奠定了基础。本文确定了模糊 PI 控制为本课题的控制策略，确立了模糊 PI 调节器的控制规则，并在此基础上建立了基于模糊 PI 控制器的推进电机调速系统数学模型。通过对系统进行仿真实验，在螺旋桨启动、反转性能，系统突加、突减负载抗干扰性能以及对系统参数灵
4、敏度等方面与常规 PI 控制器进行了系统的比较 。仿真结果表明，模糊 PI 控制器具有常规 PI 控制器所无法比拟的优越性。利用数字信号处理器（DSP）实现了调速系统的模糊 PI 控制器，并进行了软件编程和调试，取得了和仿真相一致的结果，验证了控制方案的优越性，这对进一步研究模糊 PI 控制器在其他领域的应用具有重要意义。关键词：同步电动机；模糊 PI 控制器；推进系统；调速系统；螺旋桨IIIAbstractThe general PI control method is widely applied in the field of industrial process. The method
5、 is simple, adaptable and it can meet with the demands of the general industrial control process. But it has some problem in control characteristics, such as the parameter of PI is the best in one status but not good in another status and the control characteristics are not perfect to the object whi
6、ch is nonlinear. In this paper the fuzzy-PI control method is introduced to the system of electrical propulsion to improve the dynamic and steady characteristics.This paper studies the AC/AC variable frequency converter speed-regulated system of synchronous motor and the nonlinear objectpropeller. E
7、stablish the mathematic models on the base of piece-wise linearization of propeller.That provides the foundation for the simulation and improving the quality.In this paper the fuzzy-PI control strategy is proposed, and the rules of the fuzzy-PI controller are established. Basing on this the mathemat
8、ic models of propulsion system is established. Some comparisons are made about the propellers characteristics of start-up, crash reversal, anti-interference and the sensitivity to the PI parameter through a series of simulation. The simulation results show that the fuzzy-PI controller is much more a
9、dvanced than the traditional PI controller.DSP has been employed to help realize fuzzy PI controllers of speed regulating system and at the same time, software programming and testing have been conducted. All this is of great importance to further study the application of fuzzy PI controllers in oth
10、er fields. Keywords：synchronous motor；fuzzy-PI controller；propulsion system；speed regulating system；propellerIII目 录摘 要.IAbstract.II1 绪论1.1 课题的来源、目的和意义.(1)1.2 研究现状.(3)1.3 本文研究的主要内容.(6)2 推进电机调速系统建模与仿真2.1 推进电机调速系统结构及原理.(7)2.2 推进电机调速系统模型.(17)2.3 螺旋桨负载特性.(21)2.4 常规 PI 控制性能分析.(27)2.5 本章小结.(33)3 模糊 PI 控制器研究3.1 模糊控制简介.(35)3.2 模糊控制器的结构.(36)3.3 模糊控制器的设计.(41)3.4 模糊 PI 控制器.(48)3.5 推进系统中模糊 PI 控制的设计.(53)3.6 本章小结.(55)4 基于模糊 PI 控制的推进系统性能研究4.1 模糊 PI 控制器仿真模型.(56)4.2 系统性能仿真研究.(57)4.3 实验系统及实验结果.(60)4.4 本章小结.(64)5 全文总结.
