船舶交流电机PLC调速系统设计分析
发布时间：2021-08-08 02:41
船舶用交流电机在工作过程中存在转速波动较大且动态调速特性较差的问题。该问题在电机中低速运行时更加明显。为了解决这一问题,提出一种基于改进型模糊自适应PI（Fuzzy-PI）控制策略的船舶交流电机PLC调速系统,该方法将改进型Fuzzy-PI控制策略与PLC相结合,既能够对控制参数进行实时调节,也避免了控制过程中积分饱和的问题。同时,利用Visual C++编写控制程序对PLC进行模块化编程,简化控制的同时,也增强系统的可靠性。通过仿真,验证了该方法在电机中低速运行过程中,具有响应速度快、稳定性好、无超调量等优点。
【文章来源】：船舶物资与市场. 2020,(04)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
曲面分布图（b）KI输出曲面
所示。可以看出，当参考给定转速为1000r/min时，基于PI控制策略下的船舶交流电机空载启动转速超调17.5%，从启动至稳定运行时的时间为0.15s；基于改进型Fuzzy-PI控制策略下的船舶交流电机空载启动转速几乎无超调，从启动至稳定运行时的时间为0.1s。由此证明了改进型Fuzzy-PI控制策略能够改善船舶交流电机的动态响应速度。为了验证改进型控制方案能否改善船舶交流电机的运行（1）（2），，，（a）KP输出曲面图3曲面分布图（b）KI输出曲面图4动态特性曲线输入量和输出量的计算机语言统一为NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB；归一化论域为[-3、-2、-1、0、1、2、3]。当模糊变量、归一化论域、转速误差e及转速误差的变化率ec都确定后，搭建控制模型，为了分析改进型Fuzzy-PI控制策略的性能，在Matlab/Simulink中做出KP及KI的曲面图，观察参数KP及KI随输入量的变化，比较明显的展现改进型Fuzzy-PI控制策略的特性，曲面如图3所示。通过以上分析，首先可以得到PI初始参数KP0和KP0，由模糊规则得到KP及KI，最后由公式、得到KP和KI。为了验证改进型Fuzzy-PI控制策略的动态控制性能，通过采用阶跃输入信号为系统仿真模型激励，改进型Fuzzy-PI控制策略的动态特性如图4所示。
.锅炉分布式控制系统设计中的PLC与模糊控制分析[J].工业加热,2019,48(06):23-25.[2]张绘敏.基于S7-200PLC的远控智能家居控制系统[J].机电信息,2019,(35):82-83.[3]王浩,闫伟腾,朱兆森.基于S7-200PLC的液体灌装及搬运系统的实现[J].电子制作,2019,(23):64-66.[4]鲍泽富,胡广珊.基于PLC的二层台自动排管机械手控制系统设计[J].制造业自动化,2019,41(12):86-89.稳定性，当电机转速稳定运行至1000r/min时，交流电机的a相定子电流仿真波形如图6所示。可以看出，当船舶交流电机转速稳定运行在参考给定转速1000r/min时，基于PI控制策略下的船舶交流电机的a相定子电流正弦稳定性较差，谐波畸变率较高；而基于改进型Fuzzy-PI控制策略下的船舶交流电机的a相定子电流正弦稳定性明显提升，谐波畸变率也降低。由此验证了基于改进型Fuzzy-PI控制策略能够提高船舶交流电机的控制稳定性。5结语由于传统PI控制策略下的船舶交流电机存在转速动态特性差、控制性能不好的问题，该问题在电机中低速运行过程中更加明显。为了提高电机的转速动态特性，改善控制性能。本文在模糊PI控制的基础上提出一种基于改进型Fuzzy-PI控制策略的船舶交流电机PLC调速系统。图6船舶交流电机a相定子电流仿真波形a相电流/Aa相电流/At/st/s（a）PI控制策略（b）改进型Fuzzy-PI控制策略图5船舶交流电机空载启动转速仿真波形
【参考文献】：
期刊论文
[1]锅炉分布式控制系统设计中的PLC与模糊控制分析[J]. 薛艳. 工业加热. 2019(06)
[2]基于PLC的二层台自动排管机械手控制系统设计[J]. 鲍泽富,胡广珊. 制造业自动化. 2019(12)
[3]基于S7-200 PLC的远控智能家居控制系统[J]. 张绘敏. 机电信息. 2019(35)
[4]基于S7-200PLC的液体灌装及搬运系统的实现[J]. 王浩,闫伟腾,朱兆森. 电子制作. 2019(23)
本文编号：3329049
【文章来源】：船舶物资与市场. 2020,(04)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
曲面分布图（b）KI输出曲面
所示。可以看出，当参考给定转速为1000r/min时，基于PI控制策略下的船舶交流电机空载启动转速超调17.5%，从启动至稳定运行时的时间为0.15s；基于改进型Fuzzy-PI控制策略下的船舶交流电机空载启动转速几乎无超调，从启动至稳定运行时的时间为0.1s。由此证明了改进型Fuzzy-PI控制策略能够改善船舶交流电机的动态响应速度。为了验证改进型控制方案能否改善船舶交流电机的运行（1）（2），，，（a）KP输出曲面图3曲面分布图（b）KI输出曲面图4动态特性曲线输入量和输出量的计算机语言统一为NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB；归一化论域为[-3、-2、-1、0、1、2、3]。当模糊变量、归一化论域、转速误差e及转速误差的变化率ec都确定后，搭建控制模型，为了分析改进型Fuzzy-PI控制策略的性能，在Matlab/Simulink中做出KP及KI的曲面图，观察参数KP及KI随输入量的变化，比较明显的展现改进型Fuzzy-PI控制策略的特性，曲面如图3所示。通过以上分析，首先可以得到PI初始参数KP0和KP0，由模糊规则得到KP及KI，最后由公式、得到KP和KI。为了验证改进型Fuzzy-PI控制策略的动态控制性能，通过采用阶跃输入信号为系统仿真模型激励，改进型Fuzzy-PI控制策略的动态特性如图4所示。
.锅炉分布式控制系统设计中的PLC与模糊控制分析[J].工业加热,2019,48(06):23-25.[2]张绘敏.基于S7-200PLC的远控智能家居控制系统[J].机电信息,2019,(35):82-83.[3]王浩,闫伟腾,朱兆森.基于S7-200PLC的液体灌装及搬运系统的实现[J].电子制作,2019,(23):64-66.[4]鲍泽富,胡广珊.基于PLC的二层台自动排管机械手控制系统设计[J].制造业自动化,2019,41(12):86-89.稳定性，当电机转速稳定运行至1000r/min时，交流电机的a相定子电流仿真波形如图6所示。可以看出，当船舶交流电机转速稳定运行在参考给定转速1000r/min时，基于PI控制策略下的船舶交流电机的a相定子电流正弦稳定性较差，谐波畸变率较高；而基于改进型Fuzzy-PI控制策略下的船舶交流电机的a相定子电流正弦稳定性明显提升，谐波畸变率也降低。由此验证了基于改进型Fuzzy-PI控制策略能够提高船舶交流电机的控制稳定性。5结语由于传统PI控制策略下的船舶交流电机存在转速动态特性差、控制性能不好的问题，该问题在电机中低速运行过程中更加明显。为了提高电机的转速动态特性，改善控制性能。本文在模糊PI控制的基础上提出一种基于改进型Fuzzy-PI控制策略的船舶交流电机PLC调速系统。图6船舶交流电机a相定子电流仿真波形a相电流/Aa相电流/At/st/s（a）PI控制策略（b）改进型Fuzzy-PI控制策略图5船舶交流电机空载启动转速仿真波形
【参考文献】：
期刊论文
[1]锅炉分布式控制系统设计中的PLC与模糊控制分析[J]. 薛艳. 工业加热. 2019(06)
[2]基于PLC的二层台自动排管机械手控制系统设计[J]. 鲍泽富,胡广珊. 制造业自动化. 2019(12)
[3]基于S7-200 PLC的远控智能家居控制系统[J]. 张绘敏. 机电信息. 2019(35)
[4]基于S7-200PLC的液体灌装及搬运系统的实现[J]. 王浩,闫伟腾,朱兆森. 电子制作. 2019(23)
本文编号：3329049
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