基于模糊优化的PID直流无刷电机控制

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1、第18卷第6期电子设计工程2010年6月Vol.18No.6ElectronicDesignEngineeringJune.2010基于模糊优化的PID直流无刷电机控制陈伟，周小波，王群京（安徽大学电子与科学技术学院，安徽合肥230039）摘要：为抑制无刷直流电动机的高度非线性和大量随机扰动，根据模糊优化的PID控制方法设计多变量的无刷直流电机（BLDCM）的控制方案。该控制方案采用模糊算法在线自动整定传统的PID参数，可用来设计多自由度机器人手臂关节控制器。详细阐述系统的组成和运行模式。实验结果表明，该控制方案使系统的响应时间和以前相比缩短50%，超调量降低5%，转矩扰动减小30%

2、，更能有效地提高系统控制的精确度、柔韧性和鲁棒性。关键词：无刷直流电机；模糊控制；双闭环控制；仿真工具中图分类号：TM33文献标识码：A文章编号：1674－6236（2010）06-0146-04PIDbrushlessDCmotorcontrolsystembasedonfuzzyaptimizedCHENWei，ZHOUXiao-bo，WANGQun-jing（SchoolofElectronicScienceandTechnology，AnhuiUniversity，Hefei230039，China）Abstract：Inordertorestrainthehigh-degr

3、eenonlinearandexcessiverandomperturbation，thispapersuggestedamethodbasedonfuzzylogicaloptimizedPIDcontrollertomanipulateamulti-variablebrushlessDCmotor（BLDCM）.Fuzzyalgorithmwasusedtoauto-adjustthetraditionalPIDparameterson-line.Thismethodcouldbeappliedinthefieldofmulti-DOFrobotjointcontroller.I

4、nthispaper，thesystemcompositionandoperationmodeweredescribed.Theexperimentalresulthasbeendemonstratedthatthesystemresponsetimewasreduced50%，theovershootwasdecreased5%andthetorquedisturbancewasdropped30%.Thiscontrolmethodismoreeffectivetoimprovetheaccuracyofsystemcontrol，flexibilityandrobustness

5、.Keywords：brushlessDCmotor；fuzzycontrol；bi-closedloopcontrol；simulationtool无刷直流电动机克服了普通直流电动机以机械方式换绕组的自感和互感为常数。考虑到三相绕组为星形连接ia+向，特别适合利用电子控制器件进行灵活控制，目前在机器+i=0[5]：ibc，因此Lmia+Lmib+Lmic=0；三相绕组的端电压平衡方程人关节控制等高精度的自动化仪器中应用尤为普遍。比较典NuNNr00NNiNNL-L00NNiNNeNNuNNaNNNNaNNsmNNaNNaNNNNNNNNNNNNNNNNNN型的控制算法是采用传统的比

6、例-积分-微分（PID）控制器进NuN=N0r0NNiN+N0L-L0NpNiN+NeN+NuNNbNNNNbNNsmNNbNNbNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN行控制。然而，PID控制器的性能完全取决于对其增益参数的NucNN00rNNicNN00Ls-LmNNicNNecNNuNN调节。近年来，人们也提出用人诸如神经网络算法[1]、遗传算（1）法[2]、和模糊逻辑控制[3]等许多人工智能控制来设计PID控制式中，ua，ub，uc为定子相绕组电压，V；ia，ib，ic为定子相绕组电器。其中，模糊逻辑控制以其对非线性和不确定

7、参数的良好流，A；ea，eb，ec为定子相绕组反电动势，V；r为每相绕组的电处理能力而著称，特别适合于去控制像直流无刷电动机这样阻Ω；Ls为每相绕组的电感，H；Lm为每两相绕组间的互感，的有着高度非线性性能和大量随机扰动的系统。本文将介绍H；uN为电机系统的中性点电压。一种基于采用模糊逻辑优化的无刷直流电机的控制方法，并由此可得BLDCM的等效电路如图1所示。图中Ud为直进行仿真。1直流无刷电动机及其数学建模无刷直流电机是一种典型的机电一体化产品，它是由电