基于模糊PID的无刷直流电机调速性能研究.pdf

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1、第32卷第lO期计算机仿真2015年10月文章编号：1006—9348(2015)10—0430—05基于模糊PID的无刷直流电机调速性能研究王传秀，严东超，尹厚军(空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安710038)摘要：无刷直流电机存在的转矩脉动、速度不稳定等问题，是无刷直流电机需要解决的难点技术。提出了一种基于微粒群优化算法的模糊PID控制方法，将微粒群优化算法应用于模糊控制器的设计中，可以较好的实现电机速度的平稳以及具有较好的抑制负载扰动能力。在MATLAB上搭建了无刷直流电机和模糊PID控制器的仿真模型，对电机的启动、调速以及改变负载的运行情况进行了仿真。结果表

2、明，上述系统具有更加理想的快速响应及稳定性效果，对系统参数和负载扰动变化都有较强的适应能力，采用微粒群优化算法的模糊PID控制的无刷直流电机速度输出更平稳，抗扰动能力更强。关键词：微粒群优化算法；模糊控制；无刷直流电机中图分类号：TM310．2文献标识码：BMotorSpeedControlBasedonFuzzyPIDWANGChuan—xiu，YANDong—chao，YINHou—jan(CollegeofAerospaceEngineering，TheAirForceEngineeringUniversity，Xi’anShanxi710038，China)ABS

3、TRACT：InordertoovercomethetorquerippleandspeedinstabilityofBLDCM，thispaperproposesanewcon—trolmethodbasedonself—adaptivefuzzyPIDoptimizedbyParticleSwarmOptimizationAlgorithm．Theparticleswarmoptimizationalgorithmisappliedtodesignthefuzzycontroller，andthemotorspeedcanbecontrolledsmoothlyand

4、theloaddisturbancecanbeinhibited．ThesimulationmodelofabrushlessDCmotorwithfuzzyPIDcontrollerthroughMATLABisbuilt，andtheoperationissimulatedformotorstartingaswellasspeedandloadchange．Simu—lationresultsshowthatthesystemhasgoodperformancewithrapidresponse，idealstability，strongrobustnesstothe

5、changeofsystemparametersandloaddisturbances．KEYWORDS：Particleswarmoptimizationalgorithm；Fuzzycontroller；BrushlessDCmotor1引言无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电机的运行效率高、无励磁损耗及调速性能好等诸多优点，故其应用范围极其广泛，遍及国防、航空航天、医疗器械、家用电器、机器人等各个领域。常规PID控制是早先发展起来的一种算法，因为其简单可靠性高的优点得以广范围的应用，但是同时又伴随着参数需要严格整定的缺点

6、，因此数学模型比较难获得。模糊PID控制器。1‘31虽然在理论与工程实际中应用广泛，但是模糊规则的设定是基于专家经验的一种非线性控制器，缺乏准确的隶属度函数以及准确的调整方法。本文在模糊PID控制的基础上，将微粒群优化算法应用收稿日期：2014—12—24修回日期：2015—02—17．---——430．---——于模糊控制器的设计中，可以在线自动调整模糊控制器的量化因子以及比例因子进而调整PID的三个参数，较好的实现系统快速无超调的动态性能以及具有较好的抑制扰动能力。所以该论文利用微粒群优化算法收敛速度快、容易实现的优点结合模糊PID控制器设计出基于微粒群优化算法的模糊

7、PID控制系统。2无刷直流电机控制原理2．1无刷直流电机模型设定子三相完全对称；钕铁硼永久磁铁的磁导率与空气的磁导率相同，每相绕组的自感为一常数；忽略齿槽效应和磁路饱和，不计涡流和磁滞损耗、集肤效应和温度对参数的影响；不考虑电枢反应，气隙磁场分布近似为矩形波，平顶宽度为120。电角度；转子上没有阻尼绕组，永磁体不起阻尼作用。那么，无刷直流电机定子三相绕组的电压平衡方程为：口[

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