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同步發(fā)電機(jī)勵磁智能控制
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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電氣工程與自動化 |
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關(guān)鍵詞
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PID控制器|模糊PID控制器|變論域的模糊PID |
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適用年級
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會員 |
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金 幣
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100 �。�金幣如何獲得？） |
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2013-02-25 11:12:00 |
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1 |
| 發(fā)布人 |
fei62008 |
內(nèi)容簡介：
（全文共36頁，17273字）
前 言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，PID控制器的應(yīng)用越來越廣泛。常規(guī)的PID控制器具有算法簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高的特點(diǎn)，加之設(shè)計(jì)容易、適應(yīng)面廣，是過程控制中應(yīng)用最為廣泛的一類基本控制器，它對于各種線性定常系統(tǒng)的控制，能夠獲得滿意的控制效果，尤其適用于被控對象參數(shù)固定。非線性不嚴(yán)重的系統(tǒng)。
在實(shí)際應(yīng)用中，被控對象通常是負(fù)荷多變、干擾因素復(fù)雜的，要獲得滿意的控制效果，需要對PID參數(shù)不斷地進(jìn)行在線調(diào)整。有時(shí)由于這些參數(shù)的變化無常，往往沒有確定不變的數(shù)學(xué)模型和規(guī)律可循，利用模糊控制器調(diào)節(jié)不失為一種實(shí)用、簡便可行的選擇。模糊控制器能充分發(fā)揮利用操作人員進(jìn)行實(shí)時(shí)非線性調(diào)節(jié)的成功操作經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮PID控制器的優(yōu)良控制作用，是整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳控制效果。但是，常規(guī)的模糊PID控制系統(tǒng)由于量化因子、比例因子和論域的固定化，在實(shí)際的控制過程中不能很好地滿足調(diào)節(jié)范圍和控制精度�；谧冋撚蛩枷耄Y(jié)合同步發(fā)電機(jī)勵磁控制的要求，本設(shè)計(jì)將變論域自適應(yīng)模糊控制應(yīng)用于船舶同步發(fā)電機(jī)勵磁控制中。
模糊數(shù)學(xué)理論，是一種處理模糊現(xiàn)象的新型數(shù)學(xué)方法。模糊數(shù)學(xué)和模糊控制理論是1964年Zadeh教授提出的，在之后的幾十年中模糊理論的到了飛速的發(fā)展。模糊控制器是模糊控制理論的一個(gè)重要分支，也是模糊控制系統(tǒng)的核心。 模糊控制的突出特點(diǎn)在于：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不要求知道被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，只需要提供現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗(yàn)知識及操作數(shù)據(jù)；控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，適用于解決常規(guī)控制難以解決的非線性、時(shí)變性級大滯后等問題；以語言變量代替常規(guī)的數(shù)學(xué)變量，易于形成專家“知識”�？刂葡到y(tǒng)采用“不精確推理” 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不要求知道被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，只需要提供，推理過程模仿認(rèn)得思維過程；由于介入了人的經(jīng)驗(yàn)，因而能夠處理復(fù)雜甚至“病態(tài)”系統(tǒng)。
常規(guī)的模糊控制的兩個(gè)問題在于：改進(jìn)穩(wěn)態(tài)控制精確度和提高智能水平與適應(yīng)能力，所以這就要求我們在實(shí)際應(yīng)用中要將模糊控制或模糊推理的思想與其他相對成熟的控制理論或方法相結(jié)合起來，從而獲得理想的控制結(jié)果。模糊控制尚不完善需月其他智能控制方法相結(jié)合，組成更有適應(yīng)性的模糊控制。
目前優(yōu)化模糊控制器的方法主要有三種：第一類主要是優(yōu)化量化因子和比例因子，該類方法主要是通過采用智能優(yōu)化法對量化因子、比例因子進(jìn)行優(yōu)化，此類方法在數(shù)學(xué)模型完可知的情況下能取得較好的額效果，但是對于復(fù)雜的勵磁控制系統(tǒng)而言，實(shí)
用性不強(qiáng)。第二類主要以修改模糊控制規(guī)則為主，主要有以下三種方法：一是專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定義語言變量的隸屬函數(shù)和控制規(guī)則，這些隸屬函數(shù)和控制規(guī)則在系統(tǒng)運(yùn)行過程中保持不變，因此，對于一個(gè)具有特殊要求的系統(tǒng)來說，不存在確定隸屬函數(shù)和控制規(guī)則；而是根據(jù)系統(tǒng)的前期響應(yīng)利用自組織算法來自動進(jìn)行修改規(guī)則，已達(dá)到理想的控制效果，而在較少的采樣時(shí)間內(nèi)完成規(guī)則庫的優(yōu)化是一個(gè)艱苦的工作；三是簡化模糊控制規(guī)則，根據(jù)誤差給出模糊控制規(guī)則的解析表達(dá)式，此種方法沒有充分利用人的經(jīng)驗(yàn)控制。第三類主要以優(yōu)化論域?yàn)橹�。本文的設(shè)計(jì)就是根據(jù)此類方法來優(yōu)化模糊控制器。變論域控制即輸入和輸出的論域可以根據(jù)控制要求按一定的準(zhǔn)則進(jìn)行伸縮變化，變論域目的主要是解決各種模糊控制各種模糊控制在設(shè)計(jì)及控制時(shí)出現(xiàn)的出現(xiàn)的問題，由于變論域不依賴數(shù)學(xué)模型，從而是設(shè)計(jì)更簡單而控制效果更好。這也是本次試圖才有次優(yōu)化方法的原因。
本設(shè)計(jì)共分為六章，第一章是設(shè)計(jì)說明書，主要是對該設(shè)計(jì)要求，條件以及設(shè)計(jì)的相關(guān)理念進(jìn)行闡述說明；第二章是緒論，簡介了同步電機(jī)以及MATLAB仿真工具；第三章是對這次研究的模糊控制理論做了簡要的介紹；第四章是船舶同步發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立，建立兩個(gè)數(shù)學(xué)模型，1對象為傳遞函數(shù)，2對象為單機(jī)無窮大系統(tǒng)；第五章則是變域論的模糊PID控制器的設(shè)計(jì)；第六章仿真實(shí)驗(yàn)，通過利用MATLAB仿真，體現(xiàn)變論域的優(yōu)勢。通過仿真可以看出變論域模糊PID勵磁控制器與經(jīng)典PID勵磁控制器和傳統(tǒng)的模糊PID勵磁控制器相比，在改善系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)及對系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)的魯棒性均優(yōu)于常規(guī)PID勵磁控制器，在實(shí)際應(yīng)用中有一定的推廣價(jià)值。
目 錄
前 言 2
摘 要 6
ABSTRACT 7
第一章 緒論 1
1.1同步電機(jī)的簡介 1
1.2同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)發(fā)展 2
1.3同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成 3
1.4同步發(fā)電機(jī)勵磁原理分析 3
1.5勵磁系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.6同步發(fā)電機(jī)勵磁控制的意義 7
本章小結(jié) 7
第二章 勵磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 8
2.1同步發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)框圖 8
2.2勵磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立 8
2.21同步發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù) 8
2.22電壓測量單元 9
2.23功率放大單元 9
2.24常規(guī)PID控制器的傳遞函數(shù) 9
本章小結(jié) 9
第三章 模糊控制理論基礎(chǔ) 10
3.1模糊控制理論的提出 10
3.2模糊控制的特點(diǎn) 10
3.3模糊控制器的基本組成 10
3.31傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 10
3.32模糊控制器結(jié)構(gòu) 11
3.3模糊控制器的設(shè)計(jì) 11
3.31模糊PID控制器的組成原理 11
3.32參數(shù)的整定 12
3.33各變量的隸屬度函數(shù)的確定 13
3.34建立模糊控制規(guī)則表 14
本章小結(jié) 15
第四章 變域論的模糊PID控制器的設(shè)計(jì) 17
4.1控制器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17
4.11變論域模糊控制思想 17
4.12變論域模糊PID控制器的設(shè)計(jì) 18
4.2變論域的伸縮因子的選擇 19
4.21變論域和伸縮因子 19
4.22伸縮因子的選擇 19
本章小結(jié) 20
第五章 仿真實(shí)驗(yàn) 21
5.1系統(tǒng)仿真技術(shù)概述 21
5.2MATLAB仿真工具簡介 21
5.3勵磁控制器的建模 23
5.4仿真實(shí)驗(yàn) 26
本章小結(jié) 27
結(jié)論與展望 28
謝詞 29
參考文獻(xiàn) 30
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是結(jié)合同步發(fā)電機(jī)勵磁控制的要求，將變論域自適應(yīng)模糊控制應(yīng)用于船舶同步發(fā)電機(jī)勵磁控制中。
首先是根據(jù)船舶同步發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型建立；然后設(shè)計(jì)變論域的模糊PID勵磁控制器；最后通過仿真對比變論域的模糊PID勵磁控制與PID、模糊PID控制器，通過在MATLAB中仿真，可以看出變論域模糊PID勵磁控制器與經(jīng)典PID勵磁控制器和傳統(tǒng)的模糊PID勵磁控制器相比，在改善系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)及對系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)的魯棒性均優(yōu)于常規(guī)PID勵磁控制器，在實(shí)際應(yīng)用中有一定的推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：PID控制器，模糊PID控制器，變論域的模糊PID
ABSTRACT
The main contents of this graduation project is a combination of a synchronous generator excitation control, variable universe adaptive fuzzy control is applied to excitation control of synchronous generator in ships.
The first is based on ship excitation control system for synchronous generator mathematical model; and then the design of variable universe fuzzy PID controller; finally through the simulation of variable universe fuzzy PID control of excitation and PID, fuzzy PID controller, through the MATLAB simulation, can be seen on variable fuzzy PID controller and the classical PID controller and the fuzzy PID controller, to improve the dynamic quality of the system parameters change and the robustness are better than that of conventional PID controller, the practical value of popularization.
KEY WORDS: bus protection, circuit protection, protection of main transformer
第一章 緒論
傳統(tǒng)的船舶電站同步發(fā)電機(jī)勵磁PID控制器，一旦參數(shù)整定計(jì)算好后，在整個(gè)控制過程中都是固定不變的，而在實(shí)際系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)等發(fā)生變化時(shí)，過程中會出現(xiàn)不確定性，系統(tǒng)很難達(dá)到最佳的控制效果。常規(guī)的模糊PID控制系統(tǒng)由于量化因子、比例因子和論域的固定化，在實(shí)際的控制過程中不能很好地滿足調(diào)節(jié)范圍和控制精度�；谧冋撚蛩枷�，結(jié)合同步發(fā)電機(jī)勵磁控制的要求，本設(shè)計(jì)將變論域自適應(yīng)模糊控制應(yīng)用于船舶同步發(fā)電機(jī)勵磁控制中。
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