无刷直流电机模糊PID控制系统研究与仿真.pdf

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1、第29卷第4期计算机仿真’2012年4月文章编号：1006—9348(2012)04—0196—04无刷直流电机模糊PID控制系统研究与仿真王葳，张永科，刘鹏鹏，林国珊(西南技术物理研究所，四川成都610041)摘要：针对传统PID控制方法在对无刷直流电动机进行控制时精度低、抗干扰能力差等缺点，提出了一种参数自适应模糊PID控制方法。首先建立了无刷直流电机的动态数学模型，并对其转速进行模糊PID控制。介绍了模糊P[D控制器的设计方法，应用MATLAB实现了系统设计和仿真。最后对PID控制和模糊PID控制的仿真结果进行对比分析，结果表明：模糊PID控制方法使无刷直流电机控制系统具有更好

2、的动、静态性能和抗干扰能力。关键词：无刷直流电机；模糊一比例积分微分控制；词速；仿真中图分类号：TP273+．4文献标识码：AStudyandSimulationofFuzzy——PIDControlSystemofBLDCMWANGWei，ZHANGYong—ke，LIUPeng—peng，LINGuo—shan(SouthwestInstituteofTechnicalPhysics，ChengduSichuan610041，China)ABSTRACT：ThispaperpresentedanewmethodbasedontheFuzzyself—adaptivePIDforB

3、LDCM．ThismethodovercomessomedefectsofthetraditionalPIDcontrol，suchaslowercontrolprecisionandworseanti-jammingper-formance．Atfirst，thedynamicmodelofBLDCMWS．,qbuilt，andthe8peedWaScontolledbyFuzzy—PIDcontr01．Then，thepaperpresentedthemethodofhowtodesigntheFuzzy—PIDcontrollerandimplementedthedesigna

4、ndsimulationofthesystembytheMATLABsoftware．Atlast，itcomparedsimulationresultsofPIDcontrolmethodwithFuzzy—PIDcontrolmethod．TheresultsshowthattheFuzzy—PIDcontrolmethodhasmoreexcellentdynamicandstaticperformances，aswellasanti—jammingperformance．KEYWORDS：BLDCM；Fuzzy—PIDcontrol；Tinting；Simulationl引言

5、无刷直流电动机(BLDCM)利用电子换向器取代了机械电刷和机械换向，因此克服了有刷直流电动机机械换向带来的诸多问题。它既保持了直流电动机如运行效率高、调速性能好等优点，同时相对直流电机而言又具有控制精度高、体积小、速度高等优越性。因此，近年来在各个领域获得了广泛的应用。与此同时，各种控制算法和控制策略也层出不穷。PID控制是最早发展起来的控制策略之一，因其结构简单、可靠性好、控制精度高，被广泛应用于工业过程控制。PID控制要求对控制器的参数进行严格的整定，使得当参数变化时，PID控制器参数不能随着被控对象的变化而作相应的调整。同时随着人类研究领域的拓展及研究对象越来越复杂，很多系统的

6、数学模型很难获得。模糊控制器足一种近收稿日期：2011—06—06修回日期：2011—07一10·--——196．--——年来发展起来的新型控制器，其特点是不要求掌握被控对象的数学模型”J。相对于PID控制，模糊控制利用专家控制经验，对于非线性、复杂对象的控制显示了良好的鲁棒性和控制性能。但模糊控制的精度一般不高，无法满足部分工程应用的要求¨J。本文描述的无刷直流电机(BLDCM)是一个多变量、强耦合、非线性、时变的复杂系统，用传统PID控制或者模糊控制很难达到控制系统的性能、精度要求¨一J。本文将在PID控制的基础七，结合模糊控制，对无刷直流电机控制系统进行仿真研究，并对PID控制

7、和模糊PID控制的仿真结果进行对比分析。2BLDCM的动态数学模型无刷直流电动机由定子三相绕组、永磁转子、逆变器、转子磁极位置检测器等组成。本文以两两导通三相六状态为例，为便于分析，假定：①三相绕组完全对称，电枢绕组在定子内表面均匀连续分布；②气隙磁场为方波，定子电流、转子磁场分布对称；③磁路不饱和，不计涡流和磁滞损耗；④忽略齿槽、换相过程和电枢反应等的影响。根据上述假设，建立无刷直流电动机动态特性图(图1)。圈1无刷直流电动机的动态特性框图BLDCM的动