1、自適應模糊PID 控制的無刷直流電機及仿真主要內容 針對永磁無刷直流電機調速系統，采用自適應模糊PID控制器實現控制的新方法，具有更好的動態性能和啟動性能。用MATLAB/ Simulink 仿真工具對調速系統進行了建模，并對控制算法進行了仿真分析。仿真和實驗結果表明, 采用自適應模糊PID控制方法控制永磁無刷直流電機, 能夠實現響應速度快、無超調、控制精度高；且系統對干擾和參數變化具有較強的魯棒性, 動、靜態性能均優于傳統的PID控制和單純的模糊控制。永磁無刷直流電動機永磁無刷直流電動機( BLDCM) 是伴隨著微電子器件和電力電子器件的研究而出現的。采用電子換向器( 逆變器) 替代直流電動

2、機的機械換向器, 實現直流到交流的逆變；采用位置傳感器控制繞組電流的切換控制，對它的研究其實可以看作是對電機控制系統的研究。永磁無刷直流電機調速系統是一個非線性、多變量、時變系統, 參數整定困難, 一組整定好的參數只能在較小的范圍內有較好的控制效果, 當參數變化超過一定范圍時, 系統控制效果變差, 致使常規PID控制難以滿足要求。永磁無刷直流電機的數學模型永磁無刷直流電機的主電路拓撲, 包括電機本體、控制裝置和轉子位置傳感器三部分。電機三相繞組星形聯結, 無中點引出。采用兩相導通的工作方式, 雙極性斬波。本模型中的無刷直流電機的定子繞組為Y 型連接，三個霍爾元件在空間相隔120對稱放置。電機每

3、相繞組的相電壓由繞組電阻壓降和繞組感應電勢兩部分組成，以A 相繞組為例，其相電壓可表示為：由于三相對稱，對B、C 相可以得出類似結果，因此無刷直流電機相電壓方程的矩陣形式可表示為：無刷直流電機等效電路轉速和電流雙閉環調速系統控制3. 2控制方式及其機理( 1) 速度調節( 外環) ，采用PI 分離調節。在穩態運行時, 使轉速跟隨給定電壓變化, 實現轉速的無靜差, 對負載的變化起抗擾作用；PI 調節器輸出限幅起著飽和非線性的控制作用, 對電流進行恒流調節。( 2) 電流調節( 內環) , 也采用PI 調節。響應速度快, 對電壓波動起及時抗擾作用； 啟動時, 其輸出限幅值決定允許的最大電流, 保證

4、在允許最大電流下啟動, 實現快速響應；在轉速調節過程中( 當負載變化時) , 使電流跟隨給定電壓變化。模糊自適應PID 控制系統的設計電機實際轉速n和給定轉速nr的偏差e和偏差變化率ec, 然后將它們模糊化, 模糊化后的E 和EC 由模糊控制規則推理, 解模糊后得到kp 、ki 和kd。在控制過程中, 在線實時修改常規PID 控制器的參數, 最后由常規的PID 控制器調節無刷直流電機轉速。模糊語言變量選擇7個: NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB。解模糊的方法采用重心法, 即加權平均法。隸屬度函數采用三角形函數分布。對kp、ki、kd分別進行整定, 三者的模糊控制規則如表1, 2, 3所示控制系統的仿真結果在Matlab /S imu link 軟件平臺上建立系統仿真試驗常規PID控制器轉速仿真曲線模糊控制器轉速仿真曲線模糊PID控制器轉速仿真曲線在t= 0.04 s時, 系統負載突變時的速度響應曲線波動較小, 且迅速回到額定轉速, 調節時間短且抗干擾能力強, 表現出良好的動態特性, 大大提高了無刷直流電機調速系統的魯棒性。結論采用模糊原理對PID 參數進行在線自調整, 通過對電機在啟動和運行中突加負載的情況, 在MATLAB上, 進行了實驗仿真。仿真結果表明, 本文提出的模糊PID控制方案能夠