第六章 電動汽車電機驅(qū)動技術(shù)PPT模板下載： 6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述新能源汽車與傳統(tǒng)汽車相比，有那些不同？新能源汽車與傳統(tǒng)汽車相比，有那些不同？新能源汽車一般情況下，是將驅(qū)動電機取代發(fā)動機，使用電機控新能源汽車一般情況下，是將驅(qū)動電機取代發(fā)動機，使用電機控制器將電能轉(zhuǎn)換為機械能來驅(qū)動汽車行駛。制器將電能轉(zhuǎn)換為機械能來驅(qū)動汽車行駛。發(fā)動機發(fā)動機底盤底盤車身車身電器電器電機電機底盤底盤車身車身電器電器控制器控制器（ECUECU）傳統(tǒng)汽車傳統(tǒng)汽車新能源汽車新能源汽車6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述新能源汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)主要由哪些部分組成？新能源汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)主要由哪些部分組成？機械系統(tǒng)：機械傳動、車輪等機械系統(tǒng)：機械傳動、車輪等電氣系統(tǒng)：電機、功率轉(zhuǎn)換器、電子控制器電氣系統(tǒng)：電機、功率轉(zhuǎn)換器、電子控制器6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述電動汽車驅(qū)動原理分類：電動汽車驅(qū)動原理分類：電動汽車電動汽車：主要以動力電池為能源源、全部或部分由電機驅(qū)動的汽車。：主要以動力電池為能源源、全部或部分由電機驅(qū)動的汽車。電動汽車電動汽車純電動汽車（純電動汽車（EV）混合動力電動汽車（混合動力電動汽車（HEV）燃料電池電動汽車（燃料電池電動汽車（FCEV）插電式（插電式（PHEV）非插電式非插電式6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)蓄電池蓄電池逆變器逆變器驅(qū)動電機驅(qū)動電機驅(qū)動軸驅(qū)動軸6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述蓄電池蓄電池逆變器逆變器驅(qū)動電機驅(qū)動電機驅(qū)動軸驅(qū)動軸蓄電池蓄電池發(fā)動機發(fā)動機串聯(lián)式混合動力電動汽車串聯(lián)式混合動力電動汽車特點：單一的動力裝置，兩個以上能量源特點：單一的動力裝置，兩個以上能量源6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)示意圖串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)示意圖6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述串聯(lián)式典型車型介紹串聯(lián)式典型車型介紹Coaster SHEVCoaster SHEV的外形的外形6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述串聯(lián)式混合動力電動汽車串聯(lián)式混合動力電動汽車蓄電池蓄電池逆變器逆變器驅(qū)動電機驅(qū)動電機驅(qū)動軸驅(qū)動軸發(fā)動機發(fā)動機耦合器耦合器并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)示意圖并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)示意圖6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)組合驅(qū)動方式并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)組合驅(qū)動方式6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述插電式混合動力電動汽車插電式混合動力電動汽車 概念：概念：可以利用電力網(wǎng)（包括家用電源插座）進行補充充電可以利用電力網(wǎng)（包括家用電源插座）進行補充充電的混的混合動力電動汽車。合動力電動汽車。特點：特點：（1 1）低噪音、低排放）低噪音、低排放 （2 2）介于常規(guī)混合動力和純電動之間）介于常規(guī)混合動力和純電動之間 （3 3）利用晚間）利用晚間“谷電谷電”，降低使用成本，降低使用成本 （4 4）動力電池需要具有深充和深放的能力）動力電池需要具有深充和深放的能力6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車組成：組成：燃料電池發(fā)電機、燃料儲存裝置、驅(qū)動電機、動力電池等。燃料電池發(fā)電機、燃料儲存裝置、驅(qū)動電機、動力電池等。6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述帕薩特領(lǐng)馭燃料電動車動力源帕薩特領(lǐng)馭燃料電動車動力源6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述控制信號流控制信號流動力電源流向動力電源流向機械方式連接機械方式連接6.1 電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)概述電動汽車對驅(qū)動電機的性能要求電動汽車對驅(qū)動電機的性能要求1 1、體積小、重量輕、體積小、重量輕2 2、在整個運行范圍內(nèi)的高效率、在整個運行范圍內(nèi)的高效率3 3、低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩特性及寬范圍內(nèi)的恒定功率特性、低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩特性及寬范圍內(nèi)的恒定功率特性4 4、高可靠性、高可靠性5 5、低價格、低價格6 6、高電壓、高電壓7 7、高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速鋁制外殼鋁制外殼DCDCDCDC6.2 電動汽車驅(qū)動電機 電動汽車電動汽車驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)是電動汽車的是電動汽車的心臟心臟，是把，是把電能轉(zhuǎn)化為機械能電能轉(zhuǎn)化為機械能來驅(qū)動車輛的部件。它來驅(qū)動車輛的部件。它的任務是在駕駛?cè)说目刂葡?，的任務是在駕駛?cè)说目刂葡?，高效率高效率地將動力電池的地將動力電池的能量轉(zhuǎn)化為車輪的動能，或者將能量轉(zhuǎn)化為車輪的動能，或者將車輪上的動能反饋到車輪上的動能反饋到動力電池動力電池中。電能和機械能的相互轉(zhuǎn)化在電機轉(zhuǎn)子和中。電能和機械能的相互轉(zhuǎn)化在電機轉(zhuǎn)子和定子間的氣隙形成。定子間的氣隙形成。目前電動汽車常用的電機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)有目前電動汽車常用的電機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)有4 4種：種：1 1）直流電機驅(qū)動系統(tǒng)，電機控制一般采用脈寬）直流電機驅(qū)動系統(tǒng)，電機控制一般采用脈寬調(diào)制（調(diào)制（PWM)PWM)控制方式。控制方式。要點：要點：電源電源-直流，控制方式直流，控制方式-PWM-PWM脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制勵磁方式：勵磁方式：1.1.永久磁鐵永久磁鐵 2.2.勵磁繞組勵磁繞組6.2 電動汽車驅(qū)動電機6.2 電動汽車驅(qū)動電機6.2 電動汽車驅(qū)動電機6.2 電動汽車驅(qū)動電機什么是直流電機？什么是直流電機？6.2 電動汽車驅(qū)動電機l定義：將直流電能和機械能相互轉(zhuǎn)化定義：將直流電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的旋轉(zhuǎn)電機，它可用作電動機或發(fā)電的旋轉(zhuǎn)電機，它可用作電動機或發(fā)電機機直流電機的用途直流電機的用途1.作電源用作電源用直流發(fā)電機直流發(fā)電機 2.作動力用作動力用直流電動機直流電動機 3.信號的傳遞信號的傳遞作為測量元件作為測量元件直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機作為執(zhí)行元件作為執(zhí)行元件直流伺服電動機直流伺服電動機直流電機的優(yōu)缺直流電機的優(yōu)缺點點q優(yōu)點：優(yōu)點：直流發(fā)電機的電勢波形較好，電磁干擾直流發(fā)電機的電勢波形較好，電磁干擾較小。較小。直流電動機的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性直流電動機的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。平滑。直流電動機過載能力較強，起動和制動直流電動機過載能力較強，起動和制動轉(zhuǎn)矩較大。轉(zhuǎn)矩較大。q缺點缺點：由于存在換向器，其制造、維護復雜，由于存在換向器，其制造、維護復雜，價格較高。價格較高。6.2 電動汽車驅(qū)動電機6.2 電動汽車驅(qū)動電機他勵：他勵：勵磁繞組與電樞繞組勵磁繞組與電樞繞組無關(guān)無關(guān)他勵式發(fā)電機他勵式發(fā)電機nrfI=II=Ia aIa電樞樞電流流If勵磁勵磁電流流IfIaRfRLIUEa并勵式并勵式電動機機6.2 電動汽車驅(qū)動電機串勵式串勵式電動機機并勵：并勵：勵磁勵磁繞組與與電樞樞繞組并并聯(lián) 串勵：串勵：勵磁繞組與電樞勵磁繞組與電樞繞組繞組串聯(lián)串聯(lián) 基本轉(zhuǎn)速基本轉(zhuǎn)速ne以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，基本轉(zhuǎn)速以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，基本轉(zhuǎn)速ne以上以上為恒功率區(qū)。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，勵磁電流保持不變，通為恒功率區(qū)。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，勵磁電流保持不變，通過改變電樞電壓來控制轉(zhuǎn)矩。在高速恒功率區(qū)，電過改變電樞電壓來控制轉(zhuǎn)矩。在高速恒功率區(qū)，電樞電壓不變，通過改變勵磁電流或弱磁來控制轉(zhuǎn)矩。樞電壓不變，通過改變勵磁電流或弱磁來控制轉(zhuǎn)矩。它的這種特性很適合汽車對動力源低速高轉(zhuǎn)矩、高它的這種特性很適合汽車對動力源低速高轉(zhuǎn)矩、高速低轉(zhuǎn)矩的要求，而且直流電機結(jié)構(gòu)簡單，易于平速低轉(zhuǎn)矩的要求，而且直流電機結(jié)構(gòu)簡單，易于平滑調(diào)速，控制技技術(shù)成熟?；{(diào)速，控制技技術(shù)成熟。6.2 電動汽車驅(qū)動電機6.2 電動汽車驅(qū)動電機一、一、電流流電樞樞繞組基本知基本知識作用：作用：電樞繞組電樞繞組功率繞組功率繞組。當電樞繞組在磁。當電樞繞組在磁場中旋轉(zhuǎn)時將感應電勢，當電樞繞組中流通電流場中旋轉(zhuǎn)時將感應電勢，當電樞繞組中流通電流時，電流和氣隙磁場相互作用將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。時，電流和氣隙磁場相互作用將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。通過電樞繞組直流電機進行電功率和機械功率的通過電樞繞組直流電機進行電功率和機械功率的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換。特點：特點：直流繞組是閉合繞組直流繞組是閉合繞組。每個元件的兩端點。每個元件的兩端點分別連接在兩換向片上，每個換向片連接兩個元分別連接在兩換向片上，每個換向片連接兩個元件，各元件依一定規(guī)律依次連接，形成閉合回路。件，各元件依一定規(guī)律依次連接，形成閉合回路。6.2 電動汽車驅(qū)動電機6.2 電動汽車驅(qū)動電機b)idOEudwtIdOwtaqd2 2）交流感應電機驅(qū)動系統(tǒng)，電機控制一般采用矢）交流感應電機驅(qū)動系統(tǒng)，電機控制一般采用矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速控制方式。量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速控制方式。3 3）交流永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)，包括永磁同步電）交流永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)，包括永磁同步電機控制系統(tǒng)和水磁光明方波電機控制系統(tǒng)，其中永機控制系統(tǒng)和水磁光明方波電機控制系統(tǒng)，其中永磁同步電機控制一般采用矢量控制方法，永磁無刷磁同步電機控制一般采用矢量控制方法，永磁無刷方波電機控制方法與直流電機控制相似。方波電機控制方法與直流電機控制相似。4)4)開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)，電機控制一般采開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)，電機控制一般采用模糊滑?？刂品椒?。用模糊滑?？刂品椒?。6.2 電動汽車驅(qū)動電機6.2 電動汽車驅(qū)動電機電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)與傳統(tǒng)工業(yè)電機驅(qū)動系統(tǒng)差別較大，電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)與傳統(tǒng)工業(yè)電機驅(qū)動系統(tǒng)差別較大，特點如下：特點如下：1 1）以電機轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速為控制目標，加速踏板、制動踏板和轉(zhuǎn)）以電機轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速為控制目標，加速踏板、制動踏板和轉(zhuǎn)向盤的給定位置是電機轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的目標值，要求轉(zhuǎn)矩響應向盤的給定位置是電機轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的目標值，要求轉(zhuǎn)矩響應快，波動小，穩(wěn)定性好。快，波動小，穩(wěn)定性好。2 2）要求電機具有較寬的調(diào)速范圍，最高轉(zhuǎn)速是基速的）要求電機具有較寬的調(diào)速范圍，最高轉(zhuǎn)速是基速的2 2倍以倍以上，電機要能四象限工作。上，電機要能四象限工作。3 3）為保證汽車動力性好，要求電機低速大轉(zhuǎn)矩輸出，并能具）為保證汽車動力性好，要求電機低速大轉(zhuǎn)矩輸出，并能具有較大的過載距力，較長的過載時間，過載系數(shù)達有較大的過載距力，較長的過載時間，過載系數(shù)達2 2倍以上，倍以上，過載時間達過載時間達3min3min以上，為保證最高車速，要求電機基速以上以上，為保證最高車速，要求電機基速以上處于一定恒功率輸出處于一定恒功率輸出4 4），電機驅(qū)動系統(tǒng)要求有高的功率密度和寬轉(zhuǎn)速范圍高效工），電機驅(qū)動系統(tǒng)要求有高的功率密度和寬轉(zhuǎn)速范圍高效工作區(qū)，系統(tǒng)效生大于作區(qū)，系統(tǒng)效生大于80%80%的轉(zhuǎn)速區(qū)大于的轉(zhuǎn)速區(qū)大于75%75%。5 5）電機驅(qū)動系統(tǒng)可靠性好，電磁兼容性好，易于維護。）電機驅(qū)動系統(tǒng)可靠性好，電磁兼容性好，易于維護。矢量控制 由于異步電機的動態(tài)數(shù)學模型是一個高階、非由于異步電機的動態(tài)數(shù)學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。上世紀線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。上世紀6060年代末由達年代末由達姆斯塔特工業(yè)大學（姆斯塔特工業(yè)大學（TU DarmstadtTU Darmstadt）的）的K.HasseK.Hasse提出提出矢量控制。在矢量控制。在7070年代初由西門子工程師年代初由西門子工程師F.BlaschkeF.Blaschke在布倫瑞克工業(yè)大學在布倫瑞克工業(yè)大學(TU Braunschweig)(TU Braunschweig)發(fā)表的博士發(fā)表的博士論文中提出三相電機磁場定向控制方法，通過異步論文中提出三相電機磁場定向控制方法，通過異步電機電機矢量控制矢量控制理論來解決交流電機轉(zhuǎn)矩控制問題。理論來解決交流電機轉(zhuǎn)矩控制問題。矢量控制實現(xiàn)的基本原理矢量控制實現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電是通過測量和控制異步電動機動機定子電流矢量定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，從而達到電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的目的?？刂飘惒诫妱訖C轉(zhuǎn)矩的目的。永磁同步電機定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯永磁同步電機定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯6.3 永磁同步電機永磁同步電機定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯立體圖永磁同步電機定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯立體圖6.3 永磁同步電機嵌好繞組的永磁電機定子鐵芯嵌好繞組的永磁電機定子鐵芯6.3 永磁同步電機永磁同步電機的剖視圖永磁同步電機的剖視圖6.3 永磁無刷直流電機（BLDC）內(nèi)定子鐵芯與外永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)定子鐵芯與外永磁轉(zhuǎn)子6.3 永磁無刷直流電機（BLDC）有線圈的內(nèi)定子與霍爾元件有線圈的內(nèi)定子與霍爾元件6.3 永磁無刷直流電機（BLDC）電機組合在一起的的內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子電機組合在一起的的內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子6.3 永磁無刷直流電機（BLDC）八線制：控制器直流電源八線制：控制器直流電源2 2根（根（REF+REF+，REF-REF-），霍爾傳感器），霍爾傳感器3 3根根 （HALL-A/B/CHALL-A/B/C），電機三對繞組），電機三對繞組3 3根（根（A/B/CA/B/C）6.3 矢量控制（FOC）矢量控控制基本原理 FOC控制的基本思路基：模擬直流電機的控制方法進行控制，根據(jù)線性變換以及變換前后磁勢和功率不變的原則，通過正交變換將a-b-c三相坐標下的數(shù)學模型變成-二相靜止坐標系（Clarke)的模型，然后通過旋轉(zhuǎn)變換將二相靜止坐標系的模型變成兩相旋轉(zhuǎn)坐標系（Park）的模型（d-q)。在-/d-q變換下將定子電流矢量分解成按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個直流分量id/iq（其中，id為勵磁電流分量、iq為轉(zhuǎn)矩電流分量）。并對其分別加以控制，控制id相當于控制磁通，控制iq相當于控制轉(zhuǎn)矩。6.3 永磁無刷直流電機（BLDC）磁場定向控制系統(tǒng)（磁場定向控制系統(tǒng)（Field Oriented ControlField Oriented Control），簡稱），簡稱FOCFOC矢量控制。矢量控制。經(jīng)過上述變換之后得到：經(jīng)過上述變換之后得到：-為勵磁電流為勵磁電流-為勵磁電流為勵磁電流6.3 矢量控制（FOC）1 1、d d、q q軸是什么軸是什么?d d軸是電機中的直軸，軸是電機中的直軸，q q軸是交軸。是一個虛擬坐標軸（現(xiàn)實中軸是交軸。是一個虛擬坐標軸（現(xiàn)實中不存在），為了便于分析。勵磁磁場和轉(zhuǎn)子磁場會存在一定的角不存在），為了便于分析。勵磁磁場和轉(zhuǎn)子磁場會存在一定的角度（功角），可以把兩個磁場相互的作用力分解垂直于磁場方向和度（功角），可以把兩個磁場相互的作用力分解垂直于磁場方向和呈呈9090度交叉方向兩部分（就像把一個作用力分解成為度交叉方向兩部分（就像把一個作用力分解成為X X和和Y Y軸上的分軸上的分力一樣），轉(zhuǎn)子磁極的中心線作為直軸力一樣），轉(zhuǎn)子磁極的中心線作為直軸d d，將垂直于，將垂直于d d軸兩相鄰磁極軸兩相鄰磁極間定義為間定義為q q軸。軸。6.3 直流電動機調(diào)速依據(jù)直流電動機的轉(zhuǎn)速直流電動機的轉(zhuǎn)速n和其他參量的關(guān)系可表示為和其他參量的關(guān)系可表示為式中式中 Ua電樞供電電壓（電樞供電電壓（V）；）；Ia 電樞電流（電樞電流（A）；）；勵磁磁通（勵磁磁通（Wb）；）；Ra電樞回路總電阻（電樞回路總電阻（）；）；Ce電勢系數(shù)電勢系數(shù)6.3 矢量控制直流電機改變直流電機轉(zhuǎn)速方法有：直流電機改變直流電機轉(zhuǎn)速方法有：1 1、電樞變阻、電樞變阻2 2、電樞調(diào)壓、電樞調(diào)壓3 3、改變磁通、改變磁通-恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速直流電機轉(zhuǎn)矩直流電機轉(zhuǎn)矩6.3 永磁無刷直流電機（BLDC）磁場定向控制系統(tǒng)（磁場定向控制系統(tǒng)（Field Oriented ControlField Oriented Control），簡稱），簡稱FOCFOC矢量控制。矢量控制。經(jīng)過上述變換之后得到：經(jīng)過上述變換之后得到：-為勵磁電流為勵磁電流-為勵磁電流為勵磁電流6.3 模糊控制 適用對象：適用對象：模糊控制系統(tǒng)通常適用于難以建立解釋數(shù)學模模糊控制系統(tǒng)通常適用于難以建立解釋數(shù)學模型的復雜系統(tǒng)的控制。型的復雜系統(tǒng)的控制。建立基礎(chǔ)：建立基礎(chǔ)：模糊控制是以模糊集合論，模糊語言變量及模模糊控制是以模糊集合論，模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機數(shù)字控制。糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計算機數(shù)字控制。包含模型：包含模型：模糊控制系統(tǒng)主要包括模糊控制系統(tǒng)主要包括MamdaniMamdani模糊規(guī)則控制和模糊規(guī)則控制和Takagi-SugenoTakagi-Sugeno模糊模型（簡稱模糊模型（簡稱T-ST-S模型）控制兩形模型）控制兩形式。式。6.3 模糊控制模糊控制的基本原理模糊控制的基本原理 模糊控制系統(tǒng)的基本原理可由圖表示，它的模糊控制系統(tǒng)的基本原理可由圖表示，它的核心部分為模糊控制器，如圖中的虛線框中部分所核心部分為模糊控制器，如圖中的虛線框中部分所示。示。6.3 模糊控制模糊控制系統(tǒng)的基本算法可以概括為四個步驟：模糊控制系統(tǒng)的基本算法可以概括為四個步驟：1.1.根據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)的輸出值，計算所選根據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)的輸出值，計算所選擇之系統(tǒng)的輸入變量；擇之系統(tǒng)的輸入變量；2.2.將輸入變量的精確值變?yōu)槟：浚粚⑤斎胱兞康木_值變?yōu)槟：浚?.3.根據(jù)輸入變量（模糊量）機模糊控制規(guī)則，按根據(jù)輸入變量（模糊量）機模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成規(guī)則計算控制量（模糊量）；模糊推理合成規(guī)則計算控制量（模糊量）；4.4.由上述得到的控制量（模糊量）計算精確量。由上述得到的控制量（模糊量）計算精確量。6.3 模糊控制模糊化模糊化 在模糊控制系統(tǒng)的運行中，控制器的輸入、在模糊控制系統(tǒng)的運行中，控制器的輸入、輸出值是有確定值的清晰量，而在進行模糊控制時，輸出值是有確定值的清晰量，而在進行模糊控制時，需要的是模糊量，因而需要轉(zhuǎn)換。需要的是模糊量，因而需要轉(zhuǎn)換。把物理量的清晰值轉(zhuǎn)換成模糊語言變量值的過程叫把物理量的清晰值轉(zhuǎn)換成模糊語言變量值的過程叫做清晰量的模糊化。做清晰量的模糊化。以語言變量以語言變量“偏差偏差”x x為例，設為例，設x x的實際取值的實際取值范圍是連續(xù)值，且范圍是連續(xù)值，且x x-6,6-6,6。將該語言變量模糊。將該語言變量模糊化的過程如下：化的過程如下：1.1.將連續(xù)論域?qū)⑦B續(xù)論域X=-6,6X=-6,6離散化：離散化：N=-6,-N=-6,-5,-4,-3,-2,5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6;-1,0,1,2,3,4,5,6;2.2.設定語言變量的語言值：設定語言變量的語言值：NB,NM,NS,O,NB,NM,NS,O,PS,PM,PB;PS,PM,PB;3.3.定義好每個語言變量值，即給他們設定隸定義好每個語言變量值，即給他們設定隸屬度函數(shù)屬度函數(shù)6.3 模糊控制隸屬度賦值表隸屬度賦值表6.3 模糊控制4.4.將實際值與模糊值對應：如實際值將實際值與模糊值對應：如實際值x=-6,x=-6,它是它是離散化后論域中的點，而且離散化后論域中的點，而且故將故將-6-6模糊化模糊化NBNB；又如對實際值；又如對實際值x=-0.8x=-0.8，將其四舍，將其四舍五入取整是五入取整是-1-1，由于，由于所以將實際值所以將實際值x=-0.8x=-0.8離散化為離散化為NSNS一般情況下，如果一般情況下，如果x x的實際取值范圍是連續(xù)值，且的實際取值范圍是連續(xù)值，且xa,bxa,b，要將其轉(zhuǎn)換成，要將其轉(zhuǎn)換成-n,n-n,n區(qū)間的離散值區(qū)間的離散值y y，則轉(zhuǎn)換公式為則轉(zhuǎn)換公式為 y=2nx-(a+b)/2/(b-a)y=2nx-(a+b)/2/(b-a)6.3 模糊控制對于離散化不不對稱的情況，如對于離散化不不對稱的情況，如-n,m-n,m，轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換公式為公式為y=(m+n)x-(a+b)/2/(b-a)y=(m+n)x-(a+b)/2/(b-a)模糊控制規(guī)則模糊控制規(guī)則 模糊控制規(guī)則是由一系列模糊控制規(guī)則是由一系列if-thenif-then形式的模糊形式的模糊條件語句所構(gòu)成，條件句中的前件為系統(tǒng)的輸入或條件語句所構(gòu)成，條件句中的前件為系統(tǒng)的輸入或狀態(tài)，后件是控制量。狀態(tài)，后件是控制量。推理機制推理機制 模糊推理是指采用某推理方法，由采樣時刻的模糊推理是指采用某推理方法，由采樣時刻的輸入和模糊控制規(guī)則導出模糊控制器控制量的輸出。輸入和模糊控制規(guī)則導出模糊控制器控制量的輸出。常用的推理方法有：常用的推理方法有：6.3 模糊控制1.Mamdani1.Mamdani模糊推理算法；模糊推理算法；2.Larsen2.Larsen模糊推理算法；模糊推理算法；3.Takagi-Sugeno3.Takagi-Sugeno模糊推模糊推理算法；理算法；4.Tsukamoto4.Tsukamoto模糊推理算模糊推理算法；法；5.5.簡單模糊推理算法。簡單模糊推理算法。6.3 模糊控制 前面我們提到，對多輸入多輸出（前面我們提到，對多輸入多輸出（MIMOMIMO）模糊）模糊控制器，其規(guī)則庫均可以看成是多個獨立的多輸入控制器，其規(guī)則庫均可以看成是多個獨立的多輸入單輸出系統(tǒng)。因而，在此只考慮單輸出系統(tǒng)。因而，在此只考慮MISOMISO系統(tǒng)。不失一系統(tǒng)。不失一般性，考慮兩個輸入般性，考慮兩個輸入一個輸出的模糊控制器。一個輸出的模糊控制器。設已建立的模糊控制規(guī)則為設已建立的模糊控制規(guī)則為6.3 模糊控制R1R1：如果如果x x是是A1 and yA1 and y是是B1B1，則，則z z是是C1C1R2R2：如果如果x x是是A2 and yA2 and y是是B2B2，則，則z z是是C2C2RnRn：如果：如果x x是是An and yAn and y是是BnBn，則，則z z是是CnCn設已知模糊控制器的輸入模糊量為：設已知模糊控制器的輸入模糊量為：x x是是A Aand yand y是是B B，則根據(jù)模糊控制規(guī)則進行模糊推理，可以得，則根據(jù)模糊控制規(guī)則進行模糊推理，可以得出輸出變量出輸出變量z z的值為的值為C C計算如下：計算如下：6.3 模糊控制 其中包括了三種主要的模糊邏輯運算：其中包括了三種主要的模糊邏輯運算：andand運運算，合成運算算，合成運算“。”和蘊涵運算和蘊涵運算“”。“andand”運運算提出采用求交（取?。┗蚯蠓e（代數(shù)積）的方法；算提出采用求交（取小）或求積（代數(shù)積）的方法；合成運算合成運算“”“”提出采用最大最小方法；蘊涵運算提出采用最大最小方法；蘊涵運算“”采用求交（采用求交（RcRc）或求積（）或求積（RpRp）的方法。）的方法。清晰化（反模糊化）清晰化（反模糊化）1.1.最大隸屬度法：在模糊控制器的推理過程中，取最大隸屬度法：在模糊控制器的推理過程中，取其隸屬度最大的元素作為精確值，去執(zhí)行控制的其隸屬度最大的元素作為精確值，去執(zhí)行控制的方法稱為最大隸屬度法。若輸出量模糊集合方法稱為最大隸屬度法。若輸出量模糊集合C C的隸屬函數(shù)只有一個峰值，則取隸屬度為最大者的隸屬函數(shù)只有一個峰值，則取隸屬度為最大者為清晰值；若輸出有多個元素的隸屬度達到峰值，為清晰值；若輸出有多個元素的隸屬度達到峰值，即設有即設有6.3 模糊控制則取這些元素的平均中心值作為清晰值，即則取這些元素的平均中心值作為清晰值，即或者取或者取2.2.中位法：將隸屬度函數(shù)與以表示論域的橫坐標中位法：將隸屬度函數(shù)與以表示論域的橫坐標所圍成面積分成相等的兩部分，取分界點為清晰值。所圍成面積分成相等的兩部分，取分界點為清晰值。即設有即設有z0z0滿足滿足則取則取z0z0為清晰值。為清晰值。6.3 模糊控制3.3.重心法：重心法也稱力矩法，它是對模糊推理重心法：重心法也稱力矩法，它是對模糊推理的結(jié)果的結(jié)果C C的所有元素求取重心元素的方法，它有如下的所有元素求取重心元素的方法，它有如下公式公式6.3 模糊控制模糊控制器的設計過程模糊控制器的設計過程模糊控制器的設計包括如下幾個方面：模糊控制器的設計包括如下幾個方面：1.1.確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量（即確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量（即控制量）；控制量）；2.2.設計模糊控制器的控制規(guī)則；設計模糊控制器的控制規(guī)則；3.3.建立模糊化和非模糊化（清晰化）的方法；建立模糊化和非模糊化（清晰化）的方法；4.4.選擇模糊控制器的輸入變量和輸出變量的論選擇模糊控制器的輸入變量和輸出變量的論域并確定域并確定模糊控制器的參數(shù)（如量化因子，比例因子等）；模糊