内模pid控制器在无刷直流电机调速系统中应用

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1、第20卷第12期电子设计工程2012年6月Vo1．20No．12ElectronicDesignEngineeringJun．2012内模PID控制器在无刷直流电机调速系统中的应用秦刚，谭进，吴丹怡，杜超(西安工业大学陕西西安710032)摘要：针对无刷直流电机中传统PID控制器参数调节复杂、对环境适应能力较弱等问题，在分析内模控制与经典PID控制的内部对应关系的基础上。综合其优点，设计采用了一种基于内部模型的PID控制器(简称IMC—PID)对无刷直流电机进行调速。在建立对象理论模型的基础上，通过对控制器在线仿真比较表明：针对本设计对象，基于内部模型的PID控

2、制器不论在系统阶跃响应或是扰动跟踪等控制效果上都能到达经典PID控制的要求，同时还降低了参数设计的复杂性和随机性关键词：PID控制；内模控制；IMC—PID控制；双闭环直流电机；调速系统中图分类号：TP27文献标识码：A文章编号：1674—6236(2012)12—0042—04ApplicationofIMC-PIDcontrollerinabrushlessDCmotorspeedcontrolsystemQINGang，TANJin，WUDan-yi，DUChao(Xi’anTechnologicalUniversity，Xi’art710032，Chin

3、a)Abstract：ThispaperfocusesontheproblemthatcomplexityandinconvenienceofthetraditionalPIDcontrollerparametersadjustmentandtheweaknessofitsabilitytoadapttotheenvironmentinbrushlessDCmotor．analyzestheinternalcorrespondingrelationshipoftheinternalmodelcontrolandtheclassicPID，combinesthei

4、radvantages，designsaPIDcontrollerbasedoninternalmodeltocontrolspeedofthebrnshlessDCmotor．Basedonthecreationofobjecttheoreticalmodels，theonlinesimulationandcompareofcontrollershowsthat：tothisobject，thePIDcontrollerbasedoninternalmodelcanreachtherequirementsoftheclassicPIDcontrolinsyst

5、emstepresponseanddisturbancetrackingcontrol，whilereducingthecomplexityandrandomnessoftheparametersdesign．Keywords：PIDcontrol；internalmodelcontrol；internalmodelcontrol—PID；double—loopDCmotor；speedsystem无刷直流电机是新一代机电一体化产品，其转子采用永参数设计的复杂性和随机性。磁材料励磁，无励磁损耗，利用电子换向器取代了机械电刷文中通过分析基于内模原理的PID控制器的

6、设计原理，和机械换向器，具有体积小、重量轻、结构简单、维护方便、高解析出控制器参数的内部数学模型，并针对双闭环无刷直流效节能、易于控制等优点。故而在工业动力过程及生活领域电机调速系统，采用MATLAB对设计的控制器与经典PID控等都得到了广泛的应用。制器进行仿真比较。的⋯应．笔用黧冀。!1无刷直流电机模型，但是受电动机负载等非线性因素的影响，传统的控⋯⋯⋯⋯⋯一制策略在实际应用中难以保持设计时的理想性能，且在系统文中研究的模型是无中性线Y形连接的三相无刷直流运行过程中，参数对系统的外部环境的要求比较严格，且调电动机，该模型在多种应用场合中的多数无刷直流电机中具试

7、复杂不便。内模控制(InternalModelContro1)是一种基于过有代表性。假定三相绕组完全对称，忽略齿槽效应；且气隙磁程数学模型进行控制器设计的新型控制策略。其具有结构简场为方波，定子电流、转子磁场分布皆对称；忽略磁路饱和，单、跟踪调节性能好、鲁棒性强、能消除不可测干扰等优点。不计涡流和磁滞损耗。则无刷直流电机电势平衡方程式为：文献【3—41中通过采用内模控制原理对不同特性对象进行控E+厶叩2△u(1)制，结果表明：基于内模原理的控制器设计原理简单，可同时式(1)中：u为电源电压；为电枢绕缉反电势；Snep为平考虑多种控制指标，应用范围广，参数整定直观

8、方便。分析内均电枢电流；