課程設計任務書
學生姓名專業班級： 自動化
指導教師工作單位： 武漢理工大學
題目: 基於模糊控制演算法電機軟起動**
初始條件：
設計出基於模糊控制演算法電機軟起動**模型。
要求完成的主要任務:
（1）搭建模糊控制器**模型；
（2）用simulink設計系統**模型，能夠正常執行得到**結果；
（3）與額定電壓直接起動比較，效能有什麼變化，總結規律。
時間安排：
2023年6月18日至2023年6月22日，歷時一周，具體進度安排見下表
指導教師簽名年月日
系主任（或責任教師）簽名年月日
目錄引言2
1 搭建模糊控制**模型3
1.1模糊控制器原理3
1.2 模糊控制器**模型的設計6
2 **圖形與結果10
2.1 加入模糊控制模組之前的**圖10
2.2 加入模糊控制模組之後的**圖11
2.3 結果分析12
3 與額定電壓直接啟動比較13
4 小結與體會14
參考文獻15
成績評定表16
引言 電動機軟啟動是一種連續無極逐步公升壓限流啟動方式，其主要思想是通過軟體控制，使電動機在啟動時。定子電壓由某一初始值逐漸上公升至全電壓，並在電壓上公升過程中，限制啟動電流的增加，以實現小電流、平滑啟動。
軟啟動器是一種以實現軟啟動思想為基礎，硬體以微處理器為核心，以無觸點閘流體為主要控制器件的交流調壓裝置，在軟體支援下實現電動機公升壓限流啟動，並在電動機啟動後繼續參與電動機的執行控制。因此需在電動機定子電路中接入閘流體調壓裝置和定子電流檢測裝置。調壓裝置由6個閘流體kpl～kp6組成。
三相定子電流檢測分別由霍爾感測器h1～h3完成。在啟動過程中，閘流體kpl～kp6的觸發角由軟體控制，從而使加在交流電動機三相定子繞組上的電壓由零逐漸平穩公升至全電壓。同時，電流檢測裝置檢測三相定子電流並送給微處理器進行運算和判斷，當啟動電流超過設定值時，軟體控制公升壓停止，直到啟動電流下降到設定值以下，再使電機繼續公升壓啟動。
若三相啟動電流不平衡並超過規定的範圍，則停止啟動。另外由電機學原理可知：當電動機的輸入電源頻率不變時，電動機的輸出轉矩與輸入電壓的平方成正比。
因此，軟啟動不僅使電動機定子電壓連續平滑的增加，實現了公升壓限流控制，而且避免了電動機啟動轉矩的衝擊和不平衡的現象。
一．搭建模糊控制器**模型
1.1 模糊控制器的原理
模糊控制, 作為一種語言控制器, 主要是模仿人的控制經驗, 因此模糊控制能近似地反映人的控制行為, 其特性是對過程引數變化不太敏感, 能克服非線性、時變和純滯後因素的影響, 不要求被控物件具有精確的數學模型, 具有很強的魯棒性。該系統針對三相非同步電動機起動過程中反饋電流與閘流體觸發角之間沒有精確的數學模型, 採用的模糊控制方法把電動機起動電流與設定值之差e及其個週期的變化率ec作為輸入量, 閘流體觸發角的變化值u作為輸出量。控制過程中由模糊控制器對輸入量模糊化、模糊推理, 決策和對輸出量去模糊化, 最終得到輸出控制量, 來控制三相非同步電動機閘流體的觸發角, 改變三相非同步電動機的輸入電壓, 實現軟起動。
直流電機調速模糊控制系統的工作過程是根據檢測到的轉速值，計算速度偏差和偏差率。由於此時的轉速偏差和偏差率是精確值，需要經過模糊化處理，得到模糊量。而模糊控制器根據輸入變數(模糊量)，按照模糊推理規則，計算得到控制量(模糊量)。
最後，把模糊控制量去模糊處理變為精確量，去控制直流電機的運轉，其核心是模糊控制器的實現。模糊控制器的實現步驟如下。
(1)確定輸人與輸出變數的模糊子集和論域及隸屬度
在模糊控制直流電機調速系統中，採用負大(nb)，負小(ns)，零(zo)，正小(ps)。正大(pb)5個模糊狀態描述轉速偏差e。相應的論域為：
e=。轉速偏差e的隸屬函式表如表1所示。
表1 轉速偏差e的隸屬函式衰
同理，採用負大(nb)，負小(ns)，零(zo)，正小(ps)，正大(pb)5個模糊狀態描述轉速偏差率e。相應的論域為：eo={一3．一2，一1，0，1，2，3)。
轉速偏差率e的隸屬函式表同表1。
採用負大(nb)，負小(ns)，零(zo)，正小(ps)，正大(pb)5個模糊狀態描述模糊決策c。相應的論域為：c={一6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6，)。
表2 模糊決策c的隸屬函式裹
(2)確定模糊控制規則
根據輸入量e，e。和輸出量c，總結在直流電機調速試驗中所掌握的經驗，得到模糊控制規則。直流電機調速系統的模糊控制可總結為如下控制規則表(見表3)。
表3 直流電機調速系統的模糊控制規則表
(3)計算取樣時刻的偏差和偏差率
偏差:e(t)=y(t)-y(d)
偏差率: (t)=e(t)-e(t-1)= e(t)
e(t)和 (t)均為精確值，需經過模糊化處理得到模糊量e(t)和 (t)。
(4)偏差和偏差率的模糊化
用精確值e(t)和 (t)分別乘以兩個比例因子1／和1／gc，即可得到模糊量e(t)和 (t)。設轉速的偏差範圍為[一90，90]，偏差率的範圍為[一9，9]，設計的模糊論域為[一3，3]，則可得到：偏差比例因子=90／3=30；偏差率比例因子gc=9／3=3。
模糊化得：e(t)=e(t)／； (t)= (t)／gc。
由於模糊論域只取了一3到3之間的整數，因而對於結果為非整數的變數，採取四捨五人就近取整的原則將其整數化。表4表示偏差及偏差率的模糊化。
表4 偏差及偏差率的模糊化
(5)進行模糊決策
模糊直流電機調速系統根據某一時刻取樣得到的兩個模糊輸入量進行推理判斷，結果給出乙個控制量。其推理公式為：c(t)=[e(t)×ec(t)]·r。
(6)模糊判決(將控制量去模糊化)
模糊判決的方法較多，常用的有：最大隸屬度法、取平均值法和加權平均法，這裡採用加權平均法，其推理公式為：
c(t)=
在模糊控制系統執行時，控制器需要進行模糊化、模糊推理和逆模糊化等運算，按上述過程**運算時，需要很長時間，所以通過離線運算，並經大量實驗調整，產生乙個模糊控制總表(見表5)。這樣，可以通過偏差、偏差率的離散等級直接讀取控制量的增量。
表5 模糊控制總表
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