无刷直流电机的变论域模糊自适应控制.pdf

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1、无刷直流电机的变论域模糊自适应控制付子义．邢阳(河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作454003)摘要：在元刷直流电机优化设计的研究中，由于无刷直流电机是一种复杂的控制系统，其电气参数具有非线性、时变性等特征。当控制系统的控制精度有较高要求时，传统PID控制器由于精度有限，将难以达到控制要求。根据无刷直流电机的电压与转矩转速方程，通过数学建模，构建其动态数学模型。利用变论域思想，提出一种基于伸缩因子的模糊控制方法，并设计了采用上述方法的转速电流双闭环控制系统。通过计算机仿真，结果表明，改进控制方法具有较好的动态性能。可以实现PID控制参数的在线整定，使电机

2、控制系统具有一定的自适应性。利用此种控制方法，可以提高系统的响应速度及精度，并具有较好的控制性能。关键词：无刷直流电机；伸缩因子；变论域；模糊控制；仿真中图分类号：TP273+．4文献标识码：BBrushlessDCMotorControlBasedonVariableUniverseFuzzyAdaptivePIDFUZi—yi．XINGYang(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，HenanPolytechnicUniversity，JiaozuoHenan454003，China)ABSTRACT：Bmsh

3、lessDCmotorisacomplexcontrolsystemwithnoIllinearandtime-varyingparameters．Thetra·ditionalPIDcontrolerisdifficulttoachievehighcontrolprecision．AccordingtotheequationofvoltagespeedandtorqueofbrushlessDCmotor，adynamicmathematicalroodelofbrushlessDCmotorisestablished．Avariableuni-versefu

4、zzyadaptivePIDcontrolmethodispresentedbasedoncontraction—expansionfactor，andadoubleclosed—loopcontrolsystemofthebrushlessdcmotorisdesigned．SimulationresultsshowthatthevariableuniverseadaptivefuzzyPIDcontrolsystemhasgooddynamicperformancewithfastresponseandhighprecisionthroughtheonlin

5、epa-rametersetting．KEYWORDS：BrushlessDCmotor；Contraction—expansionfactor；Variableuniverse；Fuzzycontral；Simulation1引言众所周知，无刷直流电机是一种性能优秀的电机产品，具有较好的调速性能。通过将机械换向器改为电子换向器，无刷直流电机避免了由于机械换向带来的一系列问题。近年来，无刷直流电机(BLDCM)在各个控制领域得到了广泛的应用⋯。作为一种先进的机电设备，由于其具有体积小、功率密度高、结构简单及调速性能优秀等特点，在要求有良好动静态特性的系统中展现出

6、了优越性。因此，无刷直流电动机的控制技术成为当前驱动控制领域的研究焦点怛1。在实践中，无刷直流电机控制器的设计是一个复杂的过程，在其建模与控制方案的选择中需要利用专家知识系统对伺服系统进行优化，从而使控制器获得最佳性能H。5o。在实际的工业过程中，一方面，由于系统参数具有可变性，因此多数系统的数学模型都具有一定程度的非线性。另一方面，在收稿日期：2014—08—06----——336·---——常见的PID控制中，PID参数的优化是非常困难的一3。因此，在现场条件下，系统鲁棒性较差，实际控制过程很难达到最优状态。近几年来，各种现代控制方案被提出并用于无刷直流电机

7、的速度控制，虽有不错表现，但实现过程都比较复杂¨o。传统的PID控制算法具有简单、稳定、容易调整的特点哺’。本文在传统PID控制算法的基础上提出了一种基于变论域思想的模糊PID自适应控制算法。此方法是对传统PID控制的一种优化，在此将其应用于无刷直流电机控制系统，并对其进行仿真研究。利用仿真研究，将常规模糊PID控制与基于变论域思想的模糊PID自适应控制的仿真结果进行对比分析。2无刷直流电机的数学模型BLDCM由永磁转子、定子三相绕组、逆变器等部分组成。为了便于数学建模，在理想情况下，本文做出以下假设：1)三相绕组完全对称，且均匀连续分布，按照集中绕组处理；2)

8、转子磁场对称分布；3)磁