《太阳能电动车的模糊控制研究报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳能电动车的模糊控制研究报告（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于太阳能车的模糊控制单位： XX 市交通学校XX ：杨建伟摘要 ： 目前世界汽车年产量达5000万辆，汽车保有量近7亿辆。我国汽车工业经过 40 多年的建立和开展，取得了长足的进步，特别是70年代末以来，汽车产量以年均12.7%的速度增长。随着汽车保有量的迅速增长，汽车将成为石油资源的主要消耗者和大气环境的主要污染源。 太阳能电动车将对解决人类开展所面临的能源危机和环境污染具有重要意义， 因此， 越来越受到世界各国的重视。 太阳能电动汽车的构造主要有太阳电池方阵、电力系统、电力控制系统、电动机。所以本文主要对电动机的控制进展了设计， 然后结合太阳能电动汽车的动力学参数进展动力性分析，并详细阐
2、述了直流电动机的速度调节原理，并用 DSP 进展控制，简要对直流电机硬件局部进展了设计与分析。关键词 ：太阳能电动汽车；模糊控制正文图1-1为太阳能汽车的工作原理图：太阳光照射到太阳能电池板（阵列）时, 太阳能电池产生光伏反响，产生直流电，对负载和蓄电池供电，电机控制器控制 电机的运行，电机带动车轮转动并驱动车辆运动。1模糊控制在电压控制中的应用在太阳能电动车中，太阳能电池的输出、蓄电池的自放电及负载（电机）的特性均为不确定量，难以建立准确的数学模型。采用模糊控制技术可以较好的满足 工程的要求。1.1 模糊控制的概述概括来讲，模糊控制具有以下特点 :(l)它是一种非线性控制方法，工作 X围宽，
3、适用X围广，特别适合于非线性系统的控制。(2)它不依赖于对象的数学模型，对无法建模或很难建模的复杂对象， 也能利用人的经历知识来设计模糊控制器完成控制任务。 而传统的控制方法都要己知被控对象的数学模型，才能设计控制器。(3)它具有内在的并行处理机制，对被控对象的特性变化不敏感， 模糊控制器的时间参数容易选择调整。(4)算法简单，执行快，容易实现。(5)不需要很多的控制理论知识，容易掌握。模糊自动控制理论是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为根底的一种计算机数字控制。 从线性控制与非线性控制的角度分类， 模糊控制是一种非线性控制;从控制器的智能性看，模糊控制属于智能控制的X 畴。在模糊控制
4、中， 用传感器代替人的感官， 执行机构代替人手， 用模糊控制器代替人脑做出决卒策。1.2 模糊控制的重要概念1.2.1 模糊集合与隶属函数在经典集合论中， 任何一个元素与任何一个集合的关系， 只有 “属于和 “不属于两种情况，两者必居其一，而且只居其一，绝对不允许有模棱两可。比方“不大于 6 的自然数是个清晰的概念，该概念的内涵和外延是明确的。可是，我们常遇到没有明确外延的概念， 它实质上和模糊概念。比方“比6 大的多的自然数就是一个模糊概念， 它不能划分一个明确的界限， 使得在这个界限内所有的自然数比 6 大的多， 而界限之外的所有自然数不比6 大的多。 只能说某个数属于“比 6 大的多的程
5、度高，而另一个数属于“比 6 大的多的程度低。如 60属于“比 6 大的多的程度比 16 属于“比 6 大的多的程度高。也就是说模糊集合的边界是不明确的，它是以不同强度(隶属度)具备某种特性的元素的整体。L.A.Zadeh 在 1965 年把普通集合中的元素对集合的隶属度只能取0 和1 这两个值， 推广到可以取区间0,1的任何一个值。即用隶属度定量去描述论域 U 中的元素符号概念的程度， 实现对普通集合中绝对隶属关系的扩大和模糊的定量化表示，从而用隶属函数表示模糊集合，用模糊集合表示模糊概念。模糊集合的数学描述如下：A=(x, pA(x), | xCX) pA(x)为元素x属于模糊集合A的隶属
6、度， X 是元素 x 的论域。模糊数学把集合的特征函数的取值X围扩大为0,1闭区间任意值的连续逻辑， 并称之为模糊集合的隶属函数， 它是模糊集合的重要组成局部， 在理论上隶属函数描述了一个论域中所有元素属于模糊集合的强度。 模糊系统中常用的隶属函数有高斯型、双侧高斯型、钟型、 sigmoid 函数型、 Z 型、 S 型、三角型隶属函数，隶属函数可以是任意形状的曲线，取什么形状取决于它的使用是否简单、快速、有效，唯一的约束条件是隶属函数的值域为0,1。1.2.2 模糊关系及模糊推理描述元素之间是否相关的数学模型称为关系， 描述元素之间相关程度的数模型称为模糊关系。 显然模糊关系是普遍关系的拓宽和
7、开展， 而普通关系可认是模糊关系的特例。 模糊关系是模糊数学的重要组成局部。 当论域有限时， 可模糊矩阵表示模糊关系， 模糊矩阵为模糊关系的运算带来了极大的方便， 成为模糊关系的主要运算工具。模糊关系是描述元素之间相关的程度的数学模型， 其定义为:两个非空集合U和V之间的直积UXV=u,v);ue U,vC V中的一个模糊子集R被称为U到V的 模糊关系，又称为二元模糊关系。其特性可以用下面的隶属函来描述仙 R: UXV -0,1,隶属函数nRu,v表示序偶(u,v)的隶属函数。当论域为n个集合Ui(i=1, 2, 3，n)的直积U1 XU2XU3X-X Un时，它们对应的模糊关系R那么称为n
8、元模糊关系。推理就是根据己知的一些命题， 按照一定的法那么， 去推断一个新的命题的思维过程和思维方式。 简言之就是从条件求未知结果的思维过程就是推理。 使用传统的二值逻辑进展演绎推理和归纳推理时，只要大前提和推理规那么是正确的，小前提是肯定的，那么就一定会得到正确的结论。然而，在显示生活中，我们获取的信息往往是不准确的、 不完善的， 或者是事实本身就是模糊而不完全正确的，但有必须利用且只能利用这些信息进展判断和决策。模糊逻辑推理是一种新的推理方法， 其根底是模糊逻辑， 它是在二值逻辑三段论的根底上开展起来的。由于它缺少现代形式逻辑中的性质及理论上的不完善， 这种推理方法还未得到一致的公认。 但
9、是， 这种推理方法所得到的结论与人的思维一致或相近， 在实践中证明是有用的。 模糊推理是一种以模糊判断为前提，运用模糊语言规那么， 推出一个新的近似的模糊判断结论的方法。 常用的推理方法有 Zadeh 推理法和 Mamdani 推理法。1.3 模糊控制在电压稳压中的应用本车采用的锲氢电池单体的最正确工作电压在 12.5V 12.7V, 10组串联后 为125V127V;太阳能电池单体的最正确工作电压在 O.425V, 330片串联后的 电压为140V。由于锲氢电池的卡位作用，供负载的电压为锲氢电池的端电压。所以只有电机工作在12.5V12.7V之间，动力匹配最正确。但是，锲氢电池的端 电压是时
10、刻变化的，为了使电机工作在最正确状态，那么要使电机的输入电压保 持在125V左右。模糊控制通过模糊逻辑和近似推理方法，让计算机把人的经历形式化、模型 化，根据所得的语言控制规那么进展模糊推理， 给出模糊输出判决，并将其转化 为准确量，作为馈送到被控对象（或过程）的控制作用。MATLAB中的SIMULINK 模块可以进展模糊控制器的设计。所设计的电压稳压控制系统如图 1-3。模糊控制器采用如下3个模糊变量：VE（voltage error厂（蓄电池）电压差RV（rate of voltage厂（蓄电池）电压变化率a 一占空比VE、RV为输入模糊变量，a为输出模糊变量。VE 论域量化为 13档，即
11、:一 6, 5, 4, 一 3, 2, 1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6。选用的词集为：NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB。其隶属函数分布 如图1-4(a)RV 论域也量化为 13档，即:一 6, 5, 4, 一 3, 2, 1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6。选用的词集为：NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB。其隶属函数分布 如图 1-4(b);a的论域分为 15档，即:一 7, 6, 5, 4, 一 3, 2, 1, 0, l, 2, 3, 4, 5, 6, 7。选用的词集为:NB , NM, NS, Z, PS, PM, PB。其隶属函
12、数分 布如图1-4(c);(b)RV变量的隶属函数E 4 R ?：变量的隶属由数|典制w VE受品的米属由数图1-4隶属函数分布图程序中隶属函数全部采用三角形(trimf)(也可采用高斯型(gaussmfy梯形(trapmf);去模糊化采用重心法(centroid)他可采用最大隶属度法(MOM)、中位 值法(Bisector模糊控制规那么一共有49条，它所形成的曲面见图1-5。图1-5控制规那么曲面图参考文献l吴志新，斤玉梅等.清洁汽车和干净车用能源的开展.国际石油经济, 2000,8(5):10-12.2X 弓 .电动汽车永磁无刷直流电动机直接驭动控制系统的研究:(硕士学位论文).XX工业大
13、学，1998.3左大经.电动车辆用镍氢电池的开发.XX 化工 ,1998,8:65-66.4高博，王勇.追日一我国第一代太阳能电动赛车驶出国门.汽车与平安 .1999.5商国华.电动车用第二代电池.世界汽车.1999， (7):15-17.6X 鹏，孟进等.镍氢电池的原理及与镍福电池的比拟.国外电子元器件.1997，(5):16-18.7叶金虎， X 思海等.无刷直流电动机.科学 .2002.8章玮，姚维等.数字信号处理器(DSP)在电机控制中的应用.中小型电机.2001, 28(4):32-34.9国家机械工业委员会.电机原理.：机械工业，1988.10门保全.电动汽车.XX ： XX 大学 .201011施佩特，许实章等.电机运行理论导论.：机械工业， 1983.12X深.直流无刷电动机原理及应用.：机械工业.1996.13王晓明.电动机的单片机控制.：航空航天大学 .2002.14王勇.太阳能电池最大功率跟踪及在光伏水泵中的应用.能源工程.2002.15余世杰，何慧假设等.光伏水泵系统中CVT 及 MPPT 的控制比拟.太阳能学报 .1998， 19(4):4-6.16余志生.汽车理论.第二版.:机械工业.1996
