基于模糊自適誚PI控制的無刷直流電機無級調速系統(tǒng)研究.pdf

1、無刷直流電機采用電子換相代替機械換相，既具有直流電機的良好調速性能，又具有交流電動機結構簡單、運行可靠、使用壽命長、維護方便等優(yōu)點，在國民經濟的各個領域以及日常生活中都有廣泛的應用。本文以無刷直流電機作為研究對象，根據無刷直流電機的結構及運行工作原理，詳細分析了無刷直流電機的運行特性和轉速調節(jié)原理，建立了無刷直流電機調速系統(tǒng)數學模型，深入研究了電機調速系統(tǒng)性能。
　　 由于對無刷直流電機調速系統(tǒng)的調速精度和魯棒性要求越來越高，先

2、進的控制算法在電機調速性能中的作用越來越重要。本文采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)為速度環(huán)，內環(huán)為電流環(huán)，速度環(huán)實現(xiàn)轉速的抗干擾調節(jié)，從而使電機在穩(wěn)態(tài)時無靜差;電流環(huán)實現(xiàn)電流跟隨、過流保護和抑制電壓干擾。在控制策略上，針對傳統(tǒng)PID控制對電機轉速控制響應速度慢、控制精度低，以及電機調速系統(tǒng)負載或參數變化時很難達到預期效果等問題，提出了一種新型模糊自適應PI控制策略，既具有模糊控制的魯棒性強、超調小、上升時間快、動態(tài)相應好的特點，又具有PID控制

3、很好的動態(tài)跟蹤品質和穩(wěn)定精度的特點，以滿足無刷直流電機無級調速系統(tǒng)的要求。
　　 隨著微處理器的出現(xiàn)與發(fā)展，數字控制技術可使控制電路大為簡化，并能提高系統(tǒng)的抗干擾能力、控制靈活性以及智能化程度。本文以TI公司的電機控制專用DSP芯片TMS320F2812作為無級調速系統(tǒng)的主控芯片，以模糊自適應PI作為控制算法，以IR2136為驅動芯片設計開發(fā)了無刷直流電機的無級調速系統(tǒng)的試驗平臺。設計了主電路、功率驅動電路、電壓電流采樣電路、位

4、置檢測電路、換相邏輯控制及按鍵顯示等硬件電路。在DSP軟件開發(fā)環(huán)境CCS下，根據模糊自適應PI控制策略，采用C語言編寫程序。系統(tǒng)軟件由主程序和中斷子程序組成，主程序包括系統(tǒng)初始化和變量初始化等，服務子程序完成CAP捕獲、邏輯換相、A/D轉換、PWM產生、過流過壓保護、按鍵設定及液晶顯示等。
　　 同時，本系統(tǒng)運用Matlab/Simulink對電機無級調速系統(tǒng)進行了建模仿真。由于電機速度閉環(huán)控制是一個非線性的時變系統(tǒng)，應用常規(guī)控

5、制算法無法滿足控制要求，因此，速度環(huán)采用模糊自適應PI控制，電流環(huán)采用PID控制，系統(tǒng)分別對傳統(tǒng)PID控制和模糊自適應PI控制算法進行了仿真研究，并對仿真結果對比分析，結果表明該系統(tǒng)響應速度快，無超調，抗干擾能力強，具有較高的控制品質。
　　 最后，系統(tǒng)在搭建的試驗平臺上進行了電機無級調速系統(tǒng)的試驗，給出了PWM及轉速試驗波形，實驗結果表明:基于模糊自適應PI控制策略的無刷直流電機無級調速系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)越性，響應速度快，性能可