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直流电动机调速系统模糊控制的仿真

摘 要 针对直流电动机调速系统的非线性和构造参数易变化等特点，本文设计了模糊控制

器，建立了转速环为模糊控制的双闭环调速系统。为了验证模糊控制器的控制效果，本文

对直流电动机的参数变化、负载突变等不同情况进展了仿真研究，并将仿真结果与常规

PID 控制进展比拟。结果说明，模糊控制器在电机参数变化或负载突变时具有较好的控制

性能。

关键词 直流电动机 控制器 仿真

被控对象，许多拖动负载含有弹性或间隙等非线性因素。因此被控制对象的参

数变化与非线性特性，使得线性的常参数的 PID 调节器常常顾此失彼，不能使

系统在各种工况下都能保持设计时的性能指标，往往使得控制系统的鲁棒性差，

特别是对于模型参数大 X 围变化且具有较强非线性环节的系统，常规 PID 调节

器难以满足高精度、快响应的控制要求，常常不能有效克制负载、模型参数的

大 X 围变化以及非线性因素的影响［1］。

模糊控制是一种典型的智能控制方法，广泛地应用于自然科学和社会科学的许

多领域［1］，其最大的特点是将专家的经历和知识表示为语言控制规那么，

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并用这些控制规那么去控制系统，这样它可以不依赖于被控制对象的准确数学

2 双闭环调速系统的模糊控制

2.1 调速系统的模糊控制模型

根据经典的直流电动机双闭环调节系统的构造，考虑到外环转速环是决定控制

系统的根本因素，而内环电流环主要起改变电机运行特性以利于外环控制的作

用，本文在建立直流电动机双闭环调速系统的模糊控制模型中，转速环采用模

糊控制器，而内环仍然采用传统的 PI 调节器。考虑实际电动机的运行，在电流

环 PI 调节器的设计中积分作用项加上了内限幅环节，而电流调节器的输出那么

加上了外限幅环节(在仿真中内限幅值取±50，外限幅值取±500)。在仿真软

件 MATLAB/SIMULINK 环境下建立常规 PI 电流调节器模型如图 1 所示。整个

调速系统的模糊控制模型如图 2 所示。

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