摘要  根據(jù)模糊控制理論原理，將模糊控制器應(yīng)用于逆變器系統(tǒng)，通過實際經(jīng)驗組成的語言規(guī)則來對逆變器的調(diào)制度進行動態(tài)調(diào)整，從而達到滿意的輸出電壓。 
    關(guān)鍵字  模糊控制；逆變器；PWM 
 
 
 
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0 引言

模糊控制作為人工智能技術(shù)的一部分應(yīng)用于各個行業(yè)之中，因為它可以提供一種改進非線性控制的方法，可用于控制含有不確定性和難以用傳統(tǒng)非線性控制理論來處理的裝置。在我們的逆變器控制系統(tǒng)中，可以把逆變器看做一個不確定性的系統(tǒng)，只要知道一些經(jīng)驗控制的規(guī)則，就能夠應(yīng)用模糊控制的策略來很好地實現(xiàn)精確控制輸出電壓。首先分析逆變器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，我們以一個單相逆

變器為例，圖1是逆變器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。對于逆變器采用SPWM方式生成正弦交流電,根據(jù)給定輸入調(diào)整SPWM的脈寬，從而達到改變輸出交流電壓的目的，從文獻[1]知道計算PWM 周期和脈寬

的方法，有公式：

從而只要調(diào)整PWM的脈寬就可以達到調(diào)整輸出電壓的目的。對于采用模糊控制器，將輸出U 與給定電壓UO的誤差作為控制器的輸入，將調(diào)制度a作為模糊控制器的輸出，可以精確地實現(xiàn)輸出電壓控制。

1 模糊控制器的設(shè)計

模糊控制器的設(shè)計首先是制定控制規(guī)則if.......then語句，從以上的分析可以知道，模糊控制器的輸入是輸出與給定的誤差，輸出是幅值a，系統(tǒng)是單輸入單輸出系統(tǒng)，因此簡化了語句的復(fù)雜程度和數(shù)量，較將給定輸入UO和輸出U 作為模糊控制器的輸入，將幅值a作為輸出的if.......then語句簡單，因為后者有三個變量，組合的語句數(shù)目至少為48條，多于前者的7條，增加復(fù)雜性。

用變量E表示誤差U-UO ，用A 表示幅值a，將E在區(qū)間（-20V，20V）分成7 個模糊集合，對應(yīng)的用S3、S2、S1、SE、B1、B2、B3 表示，分別表示非常小、很小、小和微偏、大、很大、非常大；將A 在區(qū)間（0.9，1.1）分成7個模糊集合，同樣對應(yīng)用S3、S2、S1、SE、B1、B2、B3 表

示，均采用三角形隸屬度函數(shù)，且均為標準模糊集，模糊集高度等于1，函數(shù)圖形如圖2所示。對應(yīng)模糊集合SE 上的隸屬度函數(shù)如下（見圖3）。

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其余模糊集合隸屬度函數(shù)對應(yīng)可以依次推導(dǎo)得出。同樣調(diào)制度隸屬度函數(shù)表達式也依照上式可以推導(dǎo)得出。

2 制定模糊規(guī)則

根據(jù)實際調(diào)試和經(jīng)驗總結(jié)，我們得到以下幾條模糊規(guī)則，組成本系統(tǒng)的模糊規(guī)則庫，如下：

如果誤差正得非常大，則調(diào)制度非常小；

如果誤差負得非常大，則調(diào)制度非常大；

如果誤差正得很大，則調(diào)制度很??；

如果誤差負得很大，則調(diào)制度很大；

如果誤差正得大，則調(diào)制度大；

如果誤差負得大，則調(diào)制度??；

如果誤差微偏，則調(diào)制度微偏。

用規(guī)則庫表格形式表示如表1。

橫軸表示誤差，縱軸表示調(diào)制度，黑塊表示對應(yīng)關(guān)系。

3 選擇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

模糊邏輯控制器一般由輸入定標、輸出定標、模糊化、模糊決策過程和非模糊化等部分

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組成（如圖4），比例系數(shù)實現(xiàn)了控制器輸入和輸出模糊推理所使用標準時間間隔之間的映射，模糊化使得被測量在量綱上與左側(cè)（LHS）相一致，不損失任何信息。模糊決策過程由推理機來實現(xiàn)，產(chǎn)生一個輸出LHS與輸入匹配，檢查每條規(guī)則匹配的程度，并且聚集各個規(guī)則的加權(quán)輸出，產(chǎn)生一個輸出空間的概率分布值，非模糊化把這個概率分布歸納于一點，供驅(qū)動器定標后使用。

本系統(tǒng)采用由乘積推理機、單值模糊器、中心平均解模糊器組成的模糊控制器，其模糊系統(tǒng)形式為：

其中xi是n 個輸入,是的l條規(guī)則中第i 個變量的隸屬度，Y 是第l條規(guī)則中輸出中心值。

4 MATLAB仿真

結(jié)合以上的分析和設(shè)計，建立仿真模型，運用MATLAB 的simubbbb模塊建立逆變器系統(tǒng)，本例以直流250V 輸入、單相220V 交流輸出為例，通過仿真實驗，得到以下電壓輸出圖形（圖5）。

5 結(jié)論

經(jīng)過仿真實驗證實模糊控制器可以很好的完成逆變器系統(tǒng)的輸出電壓控制，有可靠的穩(wěn)定性，具有實際的應(yīng)用價值。