开关模糊神经PID控制的无刷直流电机仿真.pdf

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1、第30卷第9期计算机仿真2013年9月文章编号：1006—9348(2013)09—0344—05开关模糊神经PID控制的无刷直流电机仿真柳宇航(中国计量学院，浙江杭州，310018)摘要：无刷直流电机是一种时变性的、非线性的以及强耦合性的系统。对于控制精度要求高的场合，传统的PID控制难以满足对无刷直流电机控制的性能要求。模糊PID控制器虽然具有一定的自适应性，但是模糊规则主要靠经验制定具有一定局限性。为解决上述问题，研究了基于双闭环的开关模糊神经PID控制的无刷直流电机，该方法综合了模糊、神经网络和PID的优点，具有适应能力强，控制精度高，专家知识利用较好等

2、。仿真结果表明模糊神经PID控制相对于模糊PID具有转速响应快、超调量小、抗干扰能力强等优点。关键词：无刷直流电机；模糊神经网络；仿真；双闭环中图分类号：TP273+．4文献标识码：BSimulationofSwitchFuzzyNetworkControlofBLDCMLIUYu—hang(SchoolofInformation，ChinaJiliangUniversity，HangzhouZhejiang310018，China)ABSTRACT：ThebmshlessDCmotorisatime-varying，nonlinearandstrongcoup

3、lingsystem．Forthecontrolaccu-racyofthehighdemandsituation，itisstilldifficultfortraditionalPIDcontroltomeettheperformancerequirementsofbrushlessDCmotor．AlthoughfuzzyPIDcontrollerhassomeadaptabifity．fuzzyrulesareestablishedmainlybyex—pefiencethathascertainlimitations．Thispaperstudiedth

4、ebrushlessDCmotorcontrolbasedonTwoClosedLoopoftheFuzzynetworkPIDcontr01．ThismethodintegratestheadvantagesoffuzzynetworkandPIDcontrol，andhasstrongadaptablecapacity，highcontrolaccuracyandbetterexpertknowledge．Thesimulationresultsshowthatcom—paredwiththefuzzy-PIDcontrol，thefuzzynetworkP

5、IDcontrolhastheadvantagesoffastspeedresponse，small0一vershoot，andstronganti—interferenceability．KEYWORDS：BrushlessDCmotor；Fuzzynetwork；Simulation；Doubleclosedloop1引言近些年来，随着新型永磁材料自动控制技术电力电子技术以及电子技术的迅速发展‘11，无刷直流电机也就是梯形波永磁同步电动机拉。在各个领域及环节都得到了广泛的应用。无刷直流电动机是利用电子换向器取代了机械电刷和机械换向器，采用位置传感器控制绕组电

6、流的切换。无刷直流电机具有质量轻、寿命长、转矩大、效率高运行可靠维护方便等优点，但是无刷直流电机具有多变量、时变性、非线性、强耦合等特性使得传统的PID控制难以满足控制系统的性能要求，由于传统的PID的三个参数是不变的，所以使得调节起来不灵活，导致系统响应、抗干扰能力差。传统的PID控制，模糊控制∞]，模糊PID控制H1，很难达到控制系统的性能、精度要求。本文在传统的PID基础上采用了开关模糊神经PID控制，运用模糊和神经理论来灵活控制PID三个参数的变收稿日期：2012—12—17----——344-．--——化，同时为提高系统实时性，加入自适应开关。对无刷直

7、流电机系统进行了仿真研究，并对模糊PID控制和开关模糊神经PID控制的仿真结果进行了对比分析。2无刷直流电机的数学模型无刷直流电机是通过电子开关来控制电枢绕组磁场，使得永磁磁钢和电枢磁场的方向保持互相垂直，驱动电机转动。无刷直流电机必须具有转子位置传感器、控制电路及功率逆变桥共同构成换相装置。本文以两相导通星形三相六状态为例分析其数学模型及电磁转矩等特性。在此结构基础上，作如下假设以简化分析过程∞o：1)忽略电机铁心饱和，不计涡流损耗和磁滞损耗；2)不计电枢反应，气隙磁场分布近似认为是平顶宽度为120度电角度的梯形波；3)忽略齿槽效应，电枢导体连续均匀分布于电枢

8、表面；4)驱动系统逆变电