三支
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模糊控制器的优点是不需要掌握监控对象的精确数学模型，而是根据人工控制规则组织控制决策表，再由此表决定控制量的大小，将模糊控制和PID控制结合起来。它既具有PID控制精度高的特点，又有模糊控制灵活适应性强的优点。这种模糊PID控制方法可实现对PID参数的最佳调整，具有良好的控制效果。本研究主要探讨基于模糊控制的小功率柴油发电机组调速系统。
一、自动控制改造
对小功率柴油发电机组进行自动化改造，主要是实现机组从原有单一手动控制到现有手动／自动控制的选择。以石家庄建筑机械厂生产的10GF1-4风冷柴油发电机为例，在发电机待机状态时，能够显示发电机蓄电池电压、润滑油温度、燃料油温度和燃料油液位，并能够执行以下控制功能：对蓄电池充电、补充燃料油、起动发电机；在发电机工作状态时，要求显示以下数据量：三相电流、电压、频率、发动机转速、机油温度、机油压力、燃油液位、蓄电池电压，并实现以下功能：供电、断电、停机、紧急停机、存储运行数据。
实现小功率柴油发电机组自动控制的技术方案有很多，例如：计算机控制、单片机控制、PLC控制等。基于控制系统需实现的目标和考虑经济因素，经过比较分析，选用性价比较高的单片机AT89C52作为控制系统的发送端。
二、柴油发电机调速基本原理
通常情况下，柴油发电机调速系统是通过速度信号传感器检测出转速的变化，再通过电子调速器的控制，由执行器带动油门拉杆，改变喷油泵柱塞的有效行程调节供油量的大小，从而实现转速自动调节的目的。调速系统通过电磁传感器从飞轮的齿圈测得柴油机的转速，然后将其转换成与转速相对应的脉冲信号输入给电子调速器，进行相应的控制运算，再由输出环节驱动执行器实现对油门的调节¨ ，其调速系统原理图。根据同步电机速度与频率之间的关系，可以用频率变化实现对速度的自动控制。
三、模糊PID控制器设计
根据小功率柴油机组调速系统的特点和控制系统的硬件结构及资源分配，选用模糊PID控制方法。此控制方法是运用模糊数字的基本理论和方法，把规则的条件、操作用模糊集表示，并把这些模糊控制规则以及有关信息(如评价指标、初始PID参数等)作为知识存入计算机知识库中，计算机根据控制系统的实际响应情况运用模糊推理，即可 实现对PID 参数的最佳调整 。
3．1 确定模糊控制器的结构
模糊控制器有单输入和多输入型两种。为了提高控制精度和速度，笔者采用频率偏差(E)和频率变化率(EC)两个输入及控制变量输出的两输入单输出控制方式。模糊控制器的结构图。
3．2 制定模糊控制规则
模糊控制规则是模糊PID控制的核心。实测值模糊化集合中元素的多少则对控制规则的制定起十分重要的影响，元素的多少要兼顾精度要求和计算简单两方面。
3．2．1 实测值的模糊化
将频率偏差(E)分为8个模糊状态：PLF(正大)、PMF(正中)、PSF(正小)、PZF(正零)、NZF(负零)、NSF(负小)、NMF(负中)、NLF(负大)，在频率偏差的范围内，分别给出它们对8个模糊状态的隶属度值。同样，将频率变化率(EC)分成7个模糊状态：PLVF(正大)、PMVF(正中)、PSVF(正小)、ZVF(零)、NSVF(负小)、NMVF(负中)、NLVF(负大)。在频率变化率控制区内分别给出7个模糊状态的隶属度值。控制输出(U)也分为7个模糊输出状态：PLC(正大)、PMC(正中)、PSC(正小)、ZC(零)、NSC(负小)、NMC(负中)、NLC(负大)。
3．2．2 模糊控制规则
对于双输入单输出模糊控制器，其控制规则用“ifA and B then C”来描述。设计的控制器模糊规则推理表。
这个控制规则可以用以下21条模糊条件语句来描述：
3．2．3 确定变量论域
3．2．4 定义各状态的隶属函数
为了提高系统的鲁棒性，增强隶属函数的分辨率，系统采用正态型函数来定义各个模糊状态的隶属函数。偏差△f 、偏差变化率Uf和输出U隶属度可分别赋值，其中输出U的隶属度。
3．3 模糊关系距阵与决策
由于采用控制规则是“if A and B then C”，因此模糊关系R可写成：
由于计算机实时计算矩阵速度慢，编程也比较复杂，因此，一般情况都是事先把R矩阵算出，然后再算出当前输入状态下的模糊控制输出U，最后将U转化为精确的实际输出，控制输出U的模糊汇总表。
3．4 软件实现
模糊控制器是基于模糊控制规则下的推理过程。控制输出U的数值取决于E和EC，将E和EC作为输入， 为输出，以表3作为二维查询表，写入程序中，可得到需调整参数值的变化曲线和响应曲线。
3．5 实验仿真
对于本系统而言，单独使用其中一种控制器达不到预想效果，所以要组合使用，采用先比例，后积分，再微分的办法反复调整。不考虑一些非线性环节及其它因素，根据模糊控制规则，用模糊控制方法对系统进行Matlab仿真。经编程调试后，参数K 自整定情况。信号的输出响应和输出控制量的自动调整情况。根据图示情况，当系统在工作状况正常运行时，若受到一个干扰信号，在模糊控制规则下，系统自动修整参数，使其能够在短时间内达到稳定运行的状态，克服了系统出现振荡、发散等运行不稳定的情况，提高了系统的控制速度和控制精度(相对手动)，而且稳态时系统波动也较小，达到了较好的控制效果。
四、结束语
本文研究根据小功率柴油发电机改造方案和调速系统的基本原理，运用模糊控制方法，开发设计了模糊PID控制器。将该控制器与小功率柴油发电机组配套使用，可为通信基站提供高质量、高可靠性的电源，同时可以更好地保障整个通信系统的正常运作。
