基于BP神经网络PID控制的PMSM调速系统.pdf

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1、控制系统《微计算机信息》(测控自动化)2009年第25卷第6-1期文章编号:1008-0570(2009)06-1-0024-02基于BP神经网络PID控制的PMSM调速系统ThespeedservosystemofPMSMbasedonimprovedBPneuralnetworkPIDcontroller(江南大学)屈百达王哲QUBai-daWANGZhe摘要:在分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,采用改进型BP神经网络与传统PID控制相结合作为速度控制器,应用于永磁同步电机调速系统中。在电机初始运行阶段采用传统PID控制,网络学习一段时间后,切换到经过改进的B

2、P神经网络在线自整定PID控制,实现了电机速度的自适应控制。仿真结果表明:应用这种新型控制方式的永磁同步电机调速系统具有良好的动态性能和稳态精度。关键词:BP神经网络;调速系统;永磁同步电机;PID控制中图分类号:TM341文献标识码:AAbstract:BasedonthemathematicmodelofPMSM,acombinationofanimprovedBPneuralnetworkandageneralPIDcontrollerisusedinitsspeedservosystem.ThegeneralPIDcontrollerisusedinthebeginn

3、ingseveralseconds,andthenanotheradaptivePID技controllerbasedonneuralnetworkisconvertedtoaftertrainingforseconds..Simulationresultsshowthatthiscontrolmethodcanim-provethedynamicalperformanceandenhancethestaticprecisionofthespeedservosystem.术Keywords:BPneuralnetwork;Speedservosystem;PMSM;PIDco

4、ntrol创（3）1引言永磁同步电动机的电磁转矩方程为：新传统永磁同步电机（PMSM）调速系统通常采用PID控制。（4）PID控制算法简单，参数调整方便，且有一定的控制精度，但也式中：为电磁转矩，为负载转矩，为阻尼系数，存在局限性。在控制对象日趋复杂的今天，对经典PID的挖掘为转动惯量，为极对数，为转子角速度。已经不能满足永磁同步电机调速系统对快速性、稳定性和鲁棒建立在转子坐标系上的永磁同步电机，在基速以下恒性的要求。PID控制中的比例、积分和微分3种控制作用相互配转矩运行区，一般把定子电流矢量控制在轴的控制方式，即合又相互制约，不是一种简单的线性组合，要从变化无穷的非，，定

5、子电流全部用于产生转矩，此时电机的电压方线性关系中找出最佳的关系才能获得理想的控制效果。BP神程可以写为：；（5）经网络不依赖于被控对象的模型，具有逼近任意非线性函数的电磁转矩方程为：(6）能力，通过神经网络自身的学习，可以找到某一最优控制律下可以看出，由于转子为永磁结构，所以，转矩只与电枢电流的幅值成正比，实现了解耦控制，使永磁同步电机的PID参数。本文采用改进型BP神经网络与传统PID控制相获得与直流电机一样优良的线性特性转矩。结合作为速度控制器，应用于永磁同步电机调速系统中，提高3BP神经网络PID控制PMSM调了电机的调速性能。速系统结构2永磁同步电机的数学模型3.1

6、调速系统硬件结构在假设磁路不饱和、不计磁滞和涡流损耗影响、空间磁场系统采用转速、电流双闭环控制，电流环采用传统PI控制呈正弦分布的条件下，基于转子坐标(d－q轴系)中的永磁同步实现脉宽调制（PWM）；速度环不再采用传统PI或PID调节器，而是替换成改进型BP神经网络PID控制器，其目的在于：充分电机定子磁链方程为:；（1）发挥BP神经网络和传统PID控制的优点，在保证系统控制精式中：为转子磁钢在定子上的耦合磁链；、为永磁同度的前提下，达到提高系统响应速度和确保控制鲁棒性的目步电动机的直轴、交轴同步电感；、为定子电流矢量的的。将BP神经网络PID控制器加于速度外环，是由于系统性

7、能直轴、交轴分量。主要是由外环决定，同时噪声等因素给内环带来的扰动也可以永磁同步电机定子电压方程为：；由外环加以抑制和弥补。（2）式中：、为定子电压矢量的、轴分量；为转子角频率；为微分算子。把式(1)带入式(2)中，有；屈百达:博士教授硕士生导师图1BP神经网络PID控制永磁同步电机调速系统结构图-24-360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》您的论文得到两院院士关注控制系统3.2神经网络PID控制系统结构神经网络PID控制器由两部分构成：传统PID控制器和BP神经网络。由于神经