用於中高壓變頻閉環中的複合控制結構的製作方法
2024-02-14 14:36:15 1
專利名稱：用於中高壓變頻閉環中的複合控制結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及自動化控制技術領域，特別是一種應用於中、高壓變頻器工藝閉環中的複合控制結構。
背景技術：
在工業生產中，中、高壓變頻器以其高可靠性、易操作及優異的性能，滿足用戶對於風機、水泵類機械調速節能、改善生產工藝的迫切要求，正愈來愈多地用在工業生產的各個領域。但在一些特殊的應用場合，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)來調整電機的轉速。傳統的方法是採用PI控制器，對大多數工業對象，一般可以得到較好效果。但對具有分布參數特性、非線性、大滯後、大慣性和不確定性的系統，測定其數學模型非常困難，控制效果差，系統調整時間長，超調量大，不易穩定，一般很難得到非常滿意的控制結果，在很多情況下，會使電機運行不穩定、一直處於加速與減速狀態中、來回震蕩，甚至會造成部分傳動部件的損壞。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種克服上述缺點，提供一種使得變頻器在工藝閉環中對受控對象的控制能達到良好控制效果的複合控制結構。
為實現上述目的，本實用新型用於中、高壓變頻閉環中的複合控制結構包括Fuzzy控制環節(模糊控制)、PI控制環節(比例積分控制)、變頻控制、電機、受控對象及傳感器；傳感器採集受控對象的實際值，當受控對象的實際值偏離用戶的期望值太大時，採用Fuzzy控制環節，而當受控對象的實際值偏離用戶的期望值較小時，採用PI控制環節；實際值與用戶期望值的偏離通過控制後傳遞給變頻控制環節，以調整電機的輸出轉速，從而調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。
相較於現有技術，本實用新型通過把模糊-比例積分(Fuzzy-PI)複合控制應用於中、高壓變頻器的工藝閉環中，有效地克服複雜系統的非線性及不確定特性，集兩種控制策略的優點，使系統的動態和靜態特性全面改善，電機運行平穩，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原理框圖；圖2是本實用新型的Fuzzy控制環節原理框圖；圖3是本實用新型的PI控制環節原理框圖。
具體實施方式請參閱圖1所示，本實用新型用於中、高壓變頻閉環中的複合控制結構包括Fuzzy控制環節、PI控制環節、變頻控制、電機、受控對象及傳感器。傳感器把採集到的對受控對象的實際值傳遞給所述複合控制結構，對受控對象的實際值與用戶的期望值進行比較，當受控對象的實際值偏離用戶的期望值太大時，採用具有較好動態特性的Fuzzy控制環節；反之，當受控對象的實際值偏離用戶的期望值較小時，採用具有較好靜態特性的PI控制環節，實際值與用戶的期望值的偏離通過Fuzzy控制環節或PI控制環節後傳遞給變頻控制，以調整電機的輸出轉速，從而調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實際情況設定。
請參閱圖2所示，Fuzzy控制環節是模擬人工操作的控制方式，而人工操作不僅根據被控量的誤差、還兼顧誤差的變化來進行，所以取Fuzzy控制環節的輸入變量為誤差和誤差的變化，通過Fuzzy控制環節後輸出給受控對象。Fuzzy控制環節首先計算受控對象的誤差及誤差變化量，在比例環節中根據實際情況進行放大或縮小後，再進行Fuzzy控制環節處理。Fuzzy控制環節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控制環節的核心，知識庫由資料庫和規則庫兩部分組成，資料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則，這些規則是根據運行人員的實際操作經驗總結出來的控制規則，根據所測量到的受控對象的誤差及誤差變化量，運用知識庫中的資料庫及規則庫進行模糊推、處理後，輸出給變頻控制系統，調節電機的轉速，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控制環節器把受控對象的測量值和期望值的偏差進行比例變換後，由積分環節部分按預先設計好的積分曲線輸出頻率補償，以調整電機的轉速，使變頻器自動逼近受控對象的期望值。通過Fuzzy-PI複合控制，誤差在某一閾值以外時，採用Fuzzy控制環節，以獲得較好的瞬態性能，而當誤差落在閾值以內的範圍時，採用常規的PI控制環節，以改善靜態特性。採用Fuzzy-PI複合控制克服了許多幹擾因素，其性能比單獨的Fuzzy控制環節或原有常規的PI控制環節效果都好，使系統的動態和靜態特性全面改善，表現出良好的魯棒性。
以上所描述的最佳實施例僅是對本發明進行闡述和說明，但並不局限於所公開的任何具體形式，進行許多修改和變化是可能的。
權利要求1.一種用於中高壓變頻閉環中的複合控制結構，其特徵在於包括有Fuzzy控制環節、PI控制環節、變頻控制、電機、受控對象及傳感器；傳感器採集受控對象的實際值，Fuzzy控制環節結合PI控制環節對受控對象的實際值與用戶期望值的偏離進行控制，而後傳遞給變頻控制環節，以調整電機的輸出轉速，從而調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.如權利要求1所述用於中高壓變頻閉環中的複合控制結構，其特徵在於設置一閾值，受控對象的實際值與用戶期望值的偏離在該閾值以外時，採用Fuzzy控制環節，以獲得較好的瞬態性能，而當誤差落在該閾值以內的範圍時，採用常規的PI控制環節，以改善靜態特性。
專利摘要本實用新型公開了一種用於中高壓變頻閉環中的複合控制結構，包括Fuzzy控制(模糊控制)環節、PI控制(比例積分控制)環節、變頻控制、電機、受控對象及傳感器；傳感器採集受控對象的實際值，當受控對象的實際值偏離用戶的期望值太大時，採用Fuzzy控制環節，而當受控對象的實際值偏離用戶的期望值較小時，採用PI控制環節；實際值與用戶期望值的偏離通過控制後傳遞給變頻控制環節，以調整電機的輸出轉速，從而調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 優先權日2006年1月12日
發明者吳國軍, 武貴林, 周邦華 申請人:深圳市中傳電氣技術有限公司