权值自调整模糊PI在无刷直流电机中的应用.pdf

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1、第27卷第4期计算机仿真2010年4月文章编号：1006—9348(2010)04—0150—04权值自调整模糊PI在无刷直流电机中的应用刘鼎，欧阳红林，汪利峰(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082)摘要：无刷直流电机是一种多变量和非线性的控制系统。模糊控制器在该控制中得到广泛的使用。针对无刷直流电机构成的速度反馈控制采用了一种新的控制方案——权值自调整模糊PI预测控制。控制器由模糊控制环节、PI控制器、权值调整环节构成，整个系统使用电流和转速双闭环控制。PI控制器和模糊控制器的权值是

2、通过误差、误差变化率设计的模糊调整器来在线调整，速度反馈采用灰色算法来预测。通过仿真实验结果表明上述控制方法较传统的PI控制，具有更强的鲁棒性，易于实现，通用性强。关键词：无刷直流电机；权值自调整；模糊控制器；灰色预测中图分类号：TP27文献标识码：ATheApplicationofWeightSelf——TuningFuzzyPIControlinBLDCMLIUding，OUYANGHong—lin，WANGLi—feng(CollegeofInformationandEngineering，

3、HunanUniversity，ChangshaHunan410082，China)ABSTRACT：ThebrushlessDCmotorisamulti—variablesandnon—linearsystem．Fuzzycontrolhasbeenwidelyusedinthisfield．AimatthespeedfeedbackcontroHerofbrushlessDC，anewmethodw船presented——weightself—tuningpredictivefuzzyPIc

4、ontr01．Thiscontrolleriscomposedoffuzzycontroller，PIcontrollerandweightserf—tuning，andincludescurrentandspeedclosedloops．TheweightsofPIcontrollerandfuzzycontrolleraleonlineadjustedbyweightfuzzyadjuster，whichisobtainedfromelToranditschangerate，andtherat

5、efeedbackispredictedbygreypredictionmethod．TheresultsofsimulationindicatedthatcomparedwithtraditionalPIcontrolmethods，thismethodisofbetterrobustnessandgeneralcompatibilityandisalsoeasytorealize．KEYWORDS：BmshlessDCmotor；Weightself—tuning；PIcontroller；F

6、uzzycontroller；Greyprediction1引言无刷直流电动机(BLDCM)采用电子换向器(逆变器)替代直流电动机的机械换向器，实现直流到交流的逆变；采用了位置传感器控制绕组电流的切换控制，因此无刷直流电动机不仅保持了直流电动机良好的动、静态调速性能，而且避免了有刷结构带来的固有缺陷，具有体积小、效率高、控制简单等优点，在伺服系统中得到广泛的作用。无刷直流电机调速系统是一个多变量、强耦合、非线性、时变的复杂系统，传统的PI(PID)控制，结果简单，可靠，稳定，但难以克服负载、模型参

7、数等发生大范围变化时以及非线性影响，因此难以满足动态响应和超调以及高性能、高精度的要求⋯。考虑到模糊控制实现的简易性和快速性，又不依赖于对象的模型，且PI控制的精度高，稳态性能好等优基金项目：国家863项目(2007AA042244)收稿日期：2008—12—19修回13期：2009—02一15·--——150—--——点，在速度环采用灰色算法做预测，采用预测权值自调整模糊PI控制，通过模糊权值自调整来改变模糊控制和PI控制的权值，改变了传统的模糊控制和PI控制权值调整方式，从而增强无刷直流电机调

8、速系统的抗干扰能力、响应速度和稳态精度。通过仿真试验结果表明，采用预测权值自调整模糊PI控制具有较强的鲁棒性，具有良好的静动态性能。2无刷直流电机的数学模型无刷直流电机调速系统最常见的控制方式是调节电枢直流电压，为了满足控制精度，常使用转速n和电枢电流i。作为反馈变量，调速系统的组成如图1所示忙1。无刷直流电动机的气隙磁场、反电动势以及电流是非正弦的，因此通常采用的直、交轴坐标变换的分析方法就不适用了。既简单又比较准确的办法是直接利用永磁电动机本身的相变量来建立数学模型。假设磁路不