变论域模糊控制的无刷直流电机控制系统

2012年02月08日15:45:48 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

李红伟
西南石油大学电子信息工程学院，四川成都

摘　　　要：为了改善无刷直流电机（ＢＬＤＣＭ）的调速性能，研究了基于变论域思想的自适应模糊ＰＩＤ控制器及其在ＢＬＤＣＭ控制系统中的应用，变论域自适应模糊控制对模型无精确要求、速度快、精度高、鲁棒性好、适应性强。详细分析了ＢＬＤＣＭ电机模型的建立、控制结构设计、伸缩因子的选择等，给出了具体的控制算法设计，并在Ｍａｔｌａｂ仿真平台下，构建了ＢＬＤＣＭ的电流、转速双闭环控制的仿真系统，其中，转速环采用了变论域自适应模糊ＰＩＤ控制器。仿真结果表明，与常规ＰＩＤ控制和普通模糊ＰＩＤ控制相比，采用变论域自适应模糊ＰＩＤ控制时，转速输出无超调，响应速度快，转矩脉动小，控制精度高，为无刷直流电机在军事、
办公设备、家电等需要快速、高精度控制、抗扰能力强的场合的应用提供了一种有效的解决方
案。
关　键　词：无刷直流电机；变论域；模糊ＰＩＤ控制器；伸缩因子；控制系统

引　言
无刷直流电机（ＢＬＤＣＭ）体积小、重量轻、结构简单、维护方便，在许多领域得到了广泛的应用［１］。快速性、稳定性和鲁棒性的好坏是衡量电机控制性能的重要指标，而要使系统精度高、稳定性好和抗干扰能力强，采用合适的控制方法至关重
要［１２］。ＢＬＤＣＭ具有很强的非线性特性，常规ＰＩＤ控制研究的是线性时不变的控制问题，且参数事先整定，不能随被控对象的变化而调整，导致系统稳态精度和抗干扰性不高［３］。为了提高ＢＬＤＣＭ调速系统的性能，智能控制成为一个重要的发展方向和研究热点［４６］。其中，模糊控制是应用较广泛、较常见的方法之一［２，５］，但普通模糊控制由于本身消除系统稳态误差的性能比较差，难以获得较高的控制精度，且模糊控制一旦设计确定，其结构就不能在线修改，因而自适应能力有限。文献［７８］提出的变论域自适应模糊控制器对被控对象模型无精确要求、速度快、精度高、鲁棒性好、适应性强不但有高精度的特点，而且在可变论域的观点下，模糊控制器的设计也变得简单易行。本文将变论域自适应模糊控制器应用于ＢＬＤＣＭ控制系统中，讨论了变论域控制结构设计、伸缩因子的选择等，并给出了具体的控制算法设计过程，较后在Ｍａｔｌａｂ仿真环境下建立了基于变论域自适应模糊ＰＩＤ控制的ＢＬＤＣＭ控制系统，仿真结果显示了本控制算法的有效性。

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