直流电机调速系统仿真研究.pdf

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1、第28卷第5期计算机仿真2011年5月文章编号：1006-9348(2011)05-0205一04直流电机调速系统仿真研究李育贤(西安邮电学院自动化学院，陕西西安710121)摘要：研究无刷直流电机神经阿络的PID控制。针对传统的双闭环PID控制器对控制参数难以适应，抗干扰能力差，对无刷直流电机进行控制时速度较慢、稳定性较差的缺点，为解决上述问题，提出了一种改进的BP网络PID控制的直流电机调速系统。首先确定改进的BP网络的结构，计算BP网络各层输入和输出，再选择增量式数字PID控制算法，计算控制器

2、的输出，对PID控制参数进行自适应修改从而对直流电机进行调速。仿真结果表明，在提高调速系统的稳定性、响应速度、参数适应性和鲁棒性，同时根据对象输出的变化实时调整参数，改善了系统控制存在的稳态精度不高的问题。关键词：神经网络；比例积分微分控制；调速系统中图分类号：TPl83文献标识码：BSimulationofDCMotorSpeedControlSystemLIYu-xian(Xi"anInstituteofPostsandTelecommunicationsInstituteofAutomatio

3、n，XianShanxi710121，China)ABSTRACT：StudyonbrusMessDCmotorneuralnetworkPIDcontr01．Thetraditionaldual-loopPIDcontrollerisdifficulttoadaptthecontrolparameters，itsanti—interferenceabilityispoor，itsspeedisslowanditsstabilityispoorwhencontrollingbrushlessDCmo

4、tor．Tosolvetheseproblems，aBPnetworkbasedonimprovedPIDcontrolDCmo-torspeedcontrolsystemisproposed．First，thestructureoftheimprovedBPnetworkisdeterminedtocalculatetheinputandoutputlayersofBPnetwork，thentheincrementaldigitalPIDcontrolalgorithmisselectedtOc

5、alculatethecontrolleroutput．PIDcontrolparametersareadjustedadaptivelytochangetheDCmotorspeed．Simulationresultsshowthatthestability，responsespeed，parametersadaptabilityandrobustnessofthesystemareimproved，andwhiletheoutputchanges，thecontrolparametersarea

6、djusedtoimprovetheaccuracyofsteady-state．KEYWORDS：Neuralnetwork；PIDcontrol；Speedcontrolsystem1引言随着电力电子技术、微电子技术、控制理论以及永磁材料的快速发展，无刷直流电机得以迅速推广。因此对电机也提出了精度更高、速度更快、效率更高等要求。所以电机调速系统至关重要。电机调速系统最常用的方法是双闭环PID控制器，其缺点在于参数不能随着被控对象的变化而作相应的调整，由于电机在运行过程绕组的自感、互感、阻尼系数、

7、转动惯量等都是随着负载情况的变化而变化的，因此采用PID控制器已不能提供很好的控制性能。将模糊控制和PID控制集合起来，既可以提高控制精度，又能够根据对象输出的变化调整参数，取得很好的控制效果。本文提出了一种基于改进的BP网络PID控制的直流电机调速系统，将BP神经网络与PID有机结合，构成单神经元PID控制器和基于BP网络的参数自适应PDI控制器，以克收稿日期：2010—05—05修回日期：2010—06—07服常规PID控制存在的不足，仿真研究表明在提高调速系统的稳定性、响应速度、参数适应性和鲁

8、棒性的同时，够根据对象输出的变化实时调整参数，改善了模糊控制存在的稳态精度不高的问题。2无刷直流电动机数学模型要十分精确地分析无刷直流电动机的运行特性，是很困难的。它涉及非线性理论及数值解法等诸多问题，在一般工程应用上尚无此必要，故在本文中作如下假定：1)电动机的气隙磁感应强度沿气隙按正弦分布。2)绕组通电时，该电流所产生的磁通对气隙磁通的影响忽略不计。3)控制电路在开关状态下工作，功率晶体管压降△价为恒值。4)各相绕组对称，其对应的电路单元完全一致，相应的电气时间常