基于神经pid永磁无刷直流电机调速控制器设计

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1、基于神经PID的永磁无刷直流电机调速控制器设计刘翔吴光强(同济大学汽车学院，上海201804)【摘要】在分析永磁无刷直流电机(BLDcM)数学模型的基础上，建立了相应的仿真模型。设计了用于BLDCM转速控制的神经PID控制器。通过仿真计算，验证了神经PID响应快、跟随性好、鲁棒性强的特点，能够满足干式双离合器式自动变速器中对离合器作动控制系统的要求。【Abstract】Asimulationmodelisestablishedbasedontheanalysisofthemathematicalmodel

2、ofthepermanentmagnetBmshlessDCMotor(BLDCM)，whosespeed—controllerisrealizedwiththeneuralPIDmethod．Throughsimulation，itisverifiedthattheneuralPIDcontrollerhassuchfeaturesaSI'al>idI．espouse．goodfi>llowingperformanceandrobustness．TheneuralPIDcontrollerisprove

3、dtobeadaptiveIotilespeedcontroloftheBLDCMforthedualclutchautomatictransmission．【关键词】永磁无刷直流电机自动变速器汽车doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2011．08．03法都要求设计人员拥有较为丰富的设计经验。0引言(2)常规PID控制器的设计都是在模型确定的条件下进行的，一旦控制器的参数整定完毕，如电动干式双离合器式自动变速器(DCT)是如果被控对象发生变化或外界出现扰动时，原先PID今自动变速器发

4、展的一个重要方向，有些机型采控制器的控制效果可能就会降低，从而达不到原用直流电机作为其离合器的作动器。当前，永磁先的控制目标。无刷直流电机(BLDCM)因其采用电子换向器代替有学者提出了神经PID控制器【2的构想。它了机械电刷，在换向时无火花、机械摩擦小、噪声将神经网络与常规PID结合起来，利用神经网络轻、寿命长，因此正逐步取代传统的有刷直流电具有的优化计算功能、非线性映射和函数逼近功机，应用于DCT离合器的作动器领域。能，实时地对被控对象及外界扰动进行辨识，从而BLDCM的控制器决定了它的运动特性，同样

5、不断调整PID控制器的参数，以确保被控对象的的BLDCM在不同的控制器控制下可应用于不同输出误差始终维持在容许范围内，从而使得控制的领域，实现完全不同的功能。PID控制由于其算器对环境具有适应性，进一步增强了控制器的鲁法简单、鲁棒性好、可靠性高，被广泛用于BLDCM棒性。的控制领域。但常规PID控制器存在两大不足。本文采用神经PID的控制方法，设计了一个(1)控制器的参数整定是设计控制器的核心跟随性好、鲁棒性强的无刷直流电机调速控制器，与难点问题⋯，当前常用的整定方法有常规Zie-经仿真计算，其控制效果优

6、于常规PID控制，可满gler—Nichols整定方法或者经验试凑法等，这些方足于电动干式DCT工作中的离合器作动器控制要收稿日期：2011—05—25·12·上海汽车2011．08求。l-L,-Lm00]+l0L。一L0I1BLDCM建模00一mJ(6)BLDCM的电磁转矩为：1=÷UJ(e．i。+e6i6+。)(7)M式中：为电磁转矩(Nm)；∞为电机机械转速(rad／s)。由上式可知，调整各相的电流幅值即可对BLDCM的输出转速及转矩进行控制。为产生恒定的输出转矩，要求定子电流为方波，反电动势为从而

7、，得出三相绕组的电压平衡方程为：梯形波，且在每半个周期内，方波电流与反电动势的平顶部分持续120。电角度，并保持同步，反电动势波形如图1所示。蛸●+参]—．．．．．L：．，o6c1●●●●●●J。—．．。．．+．．．Leeea6C蚓悄1●●●●●●j．㈩I＼／＼／rd32rd3Ⅱ4rd35r,／32n图1反电动势波形采用分段线性法，根据电角度位置，可计算任意时刻各相的反电动势，以A相为例，其反电动势与电角度位置关系如表1所示。表1A相反电动势与电角度位置关系enO2／3k·∞21T／3～5k·∞。一6k·

8、∞。8／at一5，3一ke·甜eS，3～2．tr一1lk。+6k·甜·口／订上海汽车2011．08·13·表中：0为电机电角度(rad)；k为反电动势系数(V·s／rad)；to为电机电角速度(rad／s)。对于B、C相的反电动势，相对于A相反电动势分别滞后120。与240。电角度，而电角速度与电机机械转速关系如下：=／tto(8)p式中：n为电机极对数。BLDCM的运动方程为：M一一Bto肘一Jto^f=0(9)式中：为负载