无刷直流电机速度控制系统中的应用

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1、控制与应用技术《EMCA迫扎再植制应闭2012，39(11)自适应模糊PID智能控制器在无刷直流电机速度控制系统中的应用刘明，宋弘(四川理工学院自动化与电子信息工程学院，四川自贡643000)摘要：针对无刷直流电机的时变性、非线性、强耦合等复杂特性，在分析无刷直流电机控制系统的基础上，设计了应用于速度控制器的模糊PID控制器，并与PID控制器进行了对比试验研究。试验结果表明模糊PID控制器能够使系统具有更好的鲁棒性、更高的稳态精度和更快的动态响应。关键字：无刷直流电机：模糊；速度控制中图分类号：TM301．2文献标志码：A文章编号：1673-6540

2、(2012)11-0022-04ApplicationStudyinBrushlessDCMotorSpeedControlSystemBasedonIntelligentControllerofAdaptiveFuzzyPIDLlUMg。SONGttong(DepartmentofAutomationandElectricalEngineering，SichuanUniversityofScienceandEngineering，Zigong643000，China)Abstract：Tothecomplexcharacteristicsofthe

3、BLDCMforthetime·varying，nonlinear，strongcoupling，afuzzyPIDcontrollerforthespeedcontrollerofBLDCMbasedontheanalysisofBLDCMcontrolsystemwasdesigned，andcomparedwiththePIDcontrollerwithexperimentalresearch．TheexperimentalresultsshowedthatthefuzzyPIDcontrollerenablesthesystemhasbett

4、errobustnessandhighersteady—stateaccuracyandfasterdynamicresponse．Keywords：brushlessDCmotor；fuzzy；speedcontrol本文采用一种结合经典PID控制与模糊算法0引言结合所组成的自适应模糊PID智能控制器，结合智能控制是传统控制发展的高级阶段，智能模糊数学的方法与基本理论，把操作及规则条件控制技术主要用来解决那些用传统方法难以解决表示成模糊集，并以这些相关信息及模糊规则为的复杂系统的控制。无刷直流电机(BrushlessDC基础，建立控制系统知识库，然

5、后控制系统根据实Motor，BLDCM)的时变性、非线性、强耦合等复杂际响应的情况运用模糊推理对控制对象进行调特性导致了传统的PID控制难以满足控制系统的整，实现PID参数的自动调整。性能要求，但是智能控制则对数学模型的精确性1BLDCM的数学模型及鲁棒性要求不是很高，因而将智能控制方法引入电机控制系统的研究有诸多的优点。其中，代BLDCM数学模型的假设条件从略。数学模表着当前智能控制研究方向的方法主要有模糊控型的建立是对BLDCM性能分析和系统设计的基制和人工神经元网络相结合的复合控制、经典础，本文以两极三相BLDCM为研究对象建立数PID控制与模

6、糊算法结合所组成的模糊一PID控学模型。制，以及人工神经元网络与数字滤波相结合的自三相BLDCM绕组电压方程由图1BLDCM等适应控制等控制方法。效模型表示为迫札与控制应用2012，39(11)控制与应用技术《EMcA1em：—～(2一)式中：——转子机械角速度。运动方程表示为=+l，警十Bto(3)式中：rL——负载转矩；．卜转动惯量；——阻尼系数。埘+转子的位置表示为d：～(4)l0L—M0l亍lihl+lehl(1)由式(1)～式(4)共同构成了BLDCM的数学L00L—MJLjLeJ模型。式中：ttttb、Uc——三相端电压；2双闭环BLDC

7、M控制系统的设计iih、ic——三相绕组电流；整个BLDCM传动系统由三相PWM逆变器，eeec——三相绕组反电动势。转子位置传感器，电流滞环控制器，速度控制器等三相电流都参与电磁转矩To的产生。组成，图2显示了一个速度一电流双闭环BLDCM控制框图。图2双闭环BLDCM控制系统本系统采用的是速度电流双闭环控制，其中E和误差变化率EC作为输入，利用模糊理论在电流环为内环，转速环为外环。双闭环控制系统线对PID控制器参数进行调整，便构成自适应模具有转速响应和转矩响应快、精度高、鲁棒性好的糊PID控制器，原理框图如图3所示。特点。3自适应模糊PID智能控

8、制器采用计算机实现的经典PID控制器，其控制规律可以用式(5)表示：n一1“(凡)=Kpe(n)+KI∑r(