直流无刷电机控制器设计与仿真.pdf

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1、第29卷第11期计算机仿真2012年11月文章编号：1006—9348(2012)11—0239—04直流无刷电机控制器设计与仿真陈运华，高凤岐，王广龙(军械工程学院河北石家庄050003)摘要：关于无刷电机性能优化问题。无刷直流电机工作过程中电气参数具有非线性、时变性的特性，造成实时性差，由于传统的PID控制器的参数不能在线调整，在对其进行控制时存在鲁棒性差、精度低等缺点。为解决上述问题，提出将模糊自适应PID控制器应用于无刷直流电机的控制中。根据系统的转速偏差e和偏差变化率ec，经过模糊逻辑推理，动态自适应调整P

2、ID控制器的三个参数。在分析电机模型的基础上，借助在Matlab仿真平台设计了无刷直流电机模糊自适应PID控制器的仿真模型。结果表明：较之传统的PID控制器，模糊自适应PID控制器响应速度快、鲁棒性强、无超调、精度高，达到了较好的控斜效果。关键词：无刷直流电机；模糊自适应控制；比例积分微分；仿真中图分类号：TP273．4文献标识码：BDesignandSimulationofControllerforBrushlessDCMotorCHENYun-hua，GAOFeng-qi，WANGGuang-long(Ordna

3、nceEngineeringCollege，Shijiazhuang，050003，China)ABSTRACT：TheelectricalparametersofbrushlessDCmotor(BLDCM)arelion—linear，time—varyinginthework—ingprocessandtherearesomedefectsintraditionalPIDcontrol，Tosolvetheseproblems，inthispaper，thefuzzya—daptivePIDcontroller

4、wasusedinBLDCM．ThiscontrollerdynamicallytunedtheparametersofPIDcontrollerad印一tivelyaccordingtothespeederroreanditsvarietyrateec．Byanalyzingthemotormodel，thispaperestablishesafuzzyadaptivePIDcontrolmodelofBLDCMwithMATLAB．Theresultshowsthiscontrollerhasfasterdyna

5、micre—sponseandbetterrobustnessandsmallerover—shootcomparedwiththeconventionalPIDcontroller．KEYWORDS：BLDCM；Fuzzyadaptivecontrol；PID；Simulation1引言无刷直流电机(BLDCM)既有优良的调速性能，又克服了有刷直流电机机械换向带来的诸多问题，在各个领域获得了广泛的应用⋯。随着BLDCM的应用领域的推广，对系统的动静态性能、鲁棒性、控制精度要求也越来越高。BLDCM控制系统最常用的方

6、法是PID控制，但是无刷直流电机的时变性、非线性、强耦合等特性，而传统的PID控制要求对控制器的参数进行严格的整定，所以传统的PID控制难以满足控制系统的性能要求。模糊控制是一种具有适应性的智能控制方法，不依赖于对象精确的数学模型，是处理不确定性和非线性问题的有力工具。模糊逻辑与人类的某些思维特征相一致，嵌入到推理技术中具有良好的效果’2j。文献[3，4]在这方面做了一些研究探讨，文献[3]提出单独用模糊控制方法对直流电机的调速系统设计，然而由于常规模糊控制相当于PID控制，不具收稿日期：2012-02—23修回日期

7、：2012-03-09有积分环节，因而模糊控制系统很难完全消除稳态误差，导致控制精度不高。文献[4]采用了模糊控制器和常规PID混合结构，其优点是简化了模糊逻辑规则，使计算量大为降低，但其电流仿真结果与理论分析有一定的出入。同时仿真结果也表明其模型响应速度慢。本文把传统的PID控制与模糊自适应控制结合起来，设计了模糊自适应PID控制器，使其既具有模糊自适应控制灵活而适应性强的优点，又具有传统PID控制精度高的特点。这种控制器充分发挥了模糊推理处理未知信息能力和人工智能在线学习优点，能够有效地处理控制系统的非线性和不确

8、定性，在线实时调整PID参数，对复杂高精度控制系统具有良好的控制效果。2BLDavI的数学模型无刷直流电机由定子三相绕组、永磁转子、逆变器、转子磁极位置检测器等组成。本文以两相导通星形三相六状态为例，为了便于分析，假定：1)三相绕组完全对称，并按集中绕组处理；．．．．——239．．．——[i；]=[5；；][篆]+[兰]+[i；]+F0L：M蛾