基于模糊自適誚PI控制的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)研究.pdf

1、無(wú)刷直流電機(jī)采用電子換相代替機(jī)械換相，既具有直流電機(jī)的良好調(diào)速性能，又具有交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域以及日常生活中都有廣泛的應(yīng)用。本文以無(wú)刷直流電機(jī)作為研究對(duì)象，根據(jù)無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行工作原理，詳細(xì)分析了無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)行特性和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)原理，建立了無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，深入研究了電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能。
　　 由于對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速精度和魯棒性要求越來(lái)越高，先

2、進(jìn)的控制算法在電機(jī)調(diào)速性能中的作用越來(lái)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(nèi)環(huán)為電流環(huán)，速度環(huán)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的抗干擾調(diào)節(jié)，從而使電機(jī)在穩(wěn)態(tài)時(shí)無(wú)靜差;電流環(huán)實(shí)現(xiàn)電流跟隨、過(guò)流保護(hù)和抑制電壓干擾。在控制策略上，針對(duì)傳統(tǒng)PID控制對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制響應(yīng)速度慢、控制精度低，以及電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載或參數(shù)變化時(shí)很難達(dá)到預(yù)期效果等問(wèn)題，提出了一種新型模糊自適應(yīng)PI控制策略，既具有模糊控制的魯棒性強(qiáng)、超調(diào)小、上升時(shí)間快、動(dòng)態(tài)相應(yīng)好的特點(diǎn)，又具有PID控制

3、很好的動(dòng)態(tài)跟蹤品質(zhì)和穩(wěn)定精度的特點(diǎn)，以滿足無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的要求。
　　 隨著微處理器的出現(xiàn)與發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)可使控制電路大為簡(jiǎn)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(jī)控制專(zhuān)用DSP芯片TMS320F2812作為無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的主控芯片，以模糊自適應(yīng)PI作為控制算法，以IR2136為驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的試驗(yàn)平臺(tái)。設(shè)計(jì)了主電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、電壓電流采樣電路、位

4、置檢測(cè)電路、換相邏輯控制及按鍵顯示等硬件電路。在DSP軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS下，根據(jù)模糊自適應(yīng)PI控制策略，采用C語(yǔ)言編寫(xiě)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(wù)子程序完成CAP捕獲、邏輯換相、A/D轉(zhuǎn)換、PWM產(chǎn)生、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、按鍵設(shè)定及液晶顯示等。
　　 同時(shí)，本系統(tǒng)運(yùn)用Matlab/Simulink對(duì)電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真。由于電機(jī)速度閉環(huán)控制是一個(gè)非線性的時(shí)變系統(tǒng)，應(yīng)用常規(guī)控

5、制算法無(wú)法滿足控制要求，因此，速度環(huán)采用模糊自適應(yīng)PI控制，電流環(huán)采用PID控制，系統(tǒng)分別對(duì)傳統(tǒng)PID控制和模糊自適應(yīng)PI控制算法進(jìn)行了仿真研究，并對(duì)仿真結(jié)果對(duì)比分析，結(jié)果表明該系統(tǒng)響應(yīng)速度快，無(wú)超調(diào)，抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的控制品質(zhì)。
　　 最后，系統(tǒng)在搭建的試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的試驗(yàn)，給出了PWM及轉(zhuǎn)速試驗(yàn)波形，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于模糊自適應(yīng)PI控制策略的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)越性，響應(yīng)速度快，性能可