针对磁场定向感应电动机驱动的区域内适用的六规则模糊速度控制方法

《Scientific Reports》：Zone-reduced six-rule fuzzy speed control approach for field-oriented induction motor drives

　　

摘要

本文评估了一种用于矢量控制的马姆达尼（Mamdani）型模糊速度控制器的规则库简化方法。该控制器应用于感应电动机驱动系统。研究从包含25条规则的模糊控制器开始，首先通过极性分组将规则库简化为9条规则的结构，然后通过宏区域表示法进一步将其简化为6条规则的结构。在相同的仿真条件下，使用瞬态响应指标、积分误差标准、基于MATLAB profiler的执行时间测量结果以及基于模糊C均值（fuzzy C-means）的决策面相似性分析对这两种简化后的控制器进行了评估。结果表明，在所有测试的模糊控制器配置中，9条规则的控制器在性能与复杂性之间取得了最佳平衡：超调量从1.2348%降低到0.5051%，同时实现了最低的IAE、ITAE和ISE数值。6条规则的控制器在MATLAB profiler执行时间方面实现了最大程度的简化，与25条规则控制器相比，执行时间减少了57.77%。基于模糊C均值（FCM）的分析显示原始决策面与简化后的决策面在结构上具有相似性，9区域和6区域的R2值分别为0.8593和0.8159。这些结果说明所提出的简化方法可以在保持可接受的跟踪性能的同时降低模糊规则库的复杂性。然而，实时嵌入实现和实验验证仍需在后续工作中完成。