電梯門機系統(tǒng)中模糊PI控制技術(shù)的應(yīng)用研究

苗宇

摘 要：隨著城市化進程的加快，電梯被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中，人們對電梯門機控制要求也越來越高。傳統(tǒng)的電梯門機控制系統(tǒng)執(zhí)行環(huán)節(jié)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，系統(tǒng)可靠性比較差，而且傳統(tǒng)控制系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，容易傷人。必須要有較好的電梯門機控制系統(tǒng)來提高電梯運行的快速性、可靠性與安全性。這種環(huán)境下模糊PI控制技術(shù)的應(yīng)用滿足了電梯門機系統(tǒng)的需要。本文主要探討模糊PI控制技術(shù)應(yīng)用于電梯門機系統(tǒng)特點與展望。

關(guān)鍵詞：電梯;門機系統(tǒng);模糊PI控制技術(shù)

中圖分類號：TP273 文獻標(biāo)識碼：A

電梯門機系統(tǒng)是電梯的主要組成部門，現(xiàn)在的電梯門機系統(tǒng)中一般采用電梯門機系統(tǒng)對門機系統(tǒng)進行控制，這種控制方法應(yīng)用到電梯門機控制器中能夠?qū)崿F(xiàn)控制參數(shù)的免調(diào)試，大大提高了驅(qū)動系統(tǒng)對轉(zhuǎn)動慣量較大范圍變化的適應(yīng)性，提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。這宗控制技術(shù)的應(yīng)用避免了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的較多弊端，實現(xiàn)小體積、大轉(zhuǎn)矩、性能高等優(yōu)勢，而且能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，被廣泛應(yīng)用于各種電梯門機系統(tǒng)中。

一、模糊PI控制技術(shù)概述

模糊PI控制技術(shù)是建立在模糊數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)之上，1974年英國工程師提出將模糊控制思想應(yīng)用于蒸汽機的控制中，模糊PI控制技術(shù)由此而得到迅速發(fā)展。模糊即是很難用語言或者數(shù)字來形容的一種現(xiàn)象，L.A.Zadeh教授提出的模糊理論能對模糊概念做了很好的描述。在實際工作中有經(jīng)驗的操作員可能不理解操作原理，但是能夠根據(jù)經(jīng)驗準(zhǔn)確的操作，模糊控制原理就是以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展的模糊控制方法具有以下幾個方面的特點：

1.它不需要準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型

2.操作者利用控制經(jīng)驗老控制系統(tǒng)

3.對系統(tǒng)參數(shù)的變化不敏感

4.利用規(guī)則達到控制的目的，利于理解和表達

模糊PI控制技術(shù)控制原理是：一般情況下PI控制方法是固定不變的，模糊PI控制器的兩個輸出分別作為積分系數(shù)和比例進行分析，根據(jù)實際運行的情況調(diào)整控制器參數(shù)，以此達到最好的控制效果，模糊PI控制框圖如圖一所示。

圖一：模糊PI控制框圖

模糊控制器的輸入變量為無車誤差變化量，模糊PI控制技術(shù)一般是利用模糊微分控制作用進行工作，但是模糊控制自身很難消除體統(tǒng)誤差變化率，控制精確度有待提高，將模糊控制與PID控制結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)實時調(diào)試調(diào)整比例、積分系數(shù)。獲得較快的動態(tài)反應(yīng)，提高機械的穩(wěn)定性。

二、id =0矢量控制雙閉環(huán)系統(tǒng)PI控制器設(shè)計參數(shù)

假設(shè)我們分析的電梯門機系統(tǒng)采用的是永磁同步電機，那么一般會采用d軸電流id =0的控制方法。在雙閉環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)中將電流環(huán)等小城一個一階慣性環(huán)節(jié)，大概為：1/T0 s+1，然后采用PI控制的速度環(huán)進行分析。在這里我們假設(shè)速度環(huán)的比例、積分系數(shù)、電流環(huán)等效時間、轉(zhuǎn)矩系數(shù)、轉(zhuǎn)動慣量、控制、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、給定速度、實際電機角速度、q軸電流分別為：KP、KI、K0、Kc、J、TC、Ti、wr*、wr、iq來表示。這樣我們可以用的出函數(shù)公式：

GASR（s） ={KI KC[（KP /KI）×s+1]}/JS2（T0 s+1）

設(shè)定義變量h為中頻寬度，可以得到速度環(huán)控制增益KP、KI為：

KI = （h+1）/2×[J/Kc （hT0）2]

KP = h T0 KI

從這些公式中可以看出速度環(huán)PI參數(shù)與轉(zhuǎn)動慣量存在正相關(guān)的關(guān)系，而電流環(huán)與轉(zhuǎn)動慣量沒有關(guān)系，在這里對調(diào)速系統(tǒng)的速度環(huán)PI參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整。Te與iq呈正相關(guān)的關(guān)系，根據(jù)公式可以看出J較大時，摩擦因素TI變大，在一定的運動狀態(tài)下，電流更大。

三、模糊PI控制技術(shù)在電梯門機系統(tǒng)中的應(yīng)用

電梯門機系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上主要包括門結(jié)構(gòu)、電機控制系統(tǒng)、安全檢測系統(tǒng)以及乘客監(jiān)測系統(tǒng)等，電機控制系統(tǒng)的組成部件有：門機變頻控制器、電機驅(qū)動裝置、位置傳感器等，其中電機控制系統(tǒng)是整個電梯的核心組成部分，不僅能完成外部信號的處理，而且能給定電機驅(qū)動信號，完成整個系統(tǒng)的控制策略?？刂乒δ芡瓿尚枰泄δ芊€(wěn)定、強大的運算器件，現(xiàn)在很多的電機控制中都使用了電機運算處理單元，但是這樣容易加大系統(tǒng)的成本，降低運行效率。我們將模糊PI控制技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中，不僅能夠解決上述問題，而且能提高電梯運行的各種性能。

把模糊PI控制技術(shù)應(yīng)用到總量較重的電梯門上，電梯門的總量增加10倍以上，然后和輕度電梯門應(yīng)用一樣首先選定固定PI、普通模糊PI以及改進的模糊PI三種方式，分別調(diào)出合適的控制參數(shù)，然后根據(jù)效果圖以及相關(guān)的控制參數(shù)公式分析應(yīng)用結(jié)果。不過重量型電梯門由于重錘的作用，電梯在關(guān)門的時候重錘提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，開門時重錘會提供制動轉(zhuǎn)矩。根據(jù)分析結(jié)果我們可以看出，應(yīng)用于輕量級電梯中的PI參數(shù)應(yīng)用到重量級電梯門機系統(tǒng)中，系統(tǒng)相應(yīng)較慢，滿足不了系統(tǒng)參數(shù)的要求，如果使用此方式，必須把控制參數(shù)值調(diào)大。所以說，模糊PI控制技術(shù)應(yīng)用在電梯門機系統(tǒng)中，選擇合適的參數(shù)控制系統(tǒng)能夠起到很好的控制作用，提高電梯運行的穩(wěn)定性、安全性應(yīng)急系統(tǒng)的各項性能。

結(jié)語：在電梯門機系統(tǒng)中應(yīng)用模糊PI控制技術(shù)，能夠迅速抑制轉(zhuǎn)速下降，使轉(zhuǎn)速得到有效的回升，同時又不會干擾動態(tài)性能指標(biāo)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)速性能。比傳統(tǒng)的控制方法操作簡便、功能齊全、安全穩(wěn)定，可以省去人工調(diào)試的過程，減小控制誤差，提高控制精確度，是電梯門機系統(tǒng)目前應(yīng)用最好的控制技術(shù)。

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