[发明专利]一种无刷直流电机模糊PID控制调速系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种无刷直流电机模糊PID控制调速系统及方法。

背景技术

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种机电一体化的产品。现在有的传统PID算法控制过程中，响应速度慢，动态响应较差，对系统的不确定性和非线性状况处理效果不佳，很难在控制上达到预期效果。在无刷直流电机调速系统中，转速环的作用是增强系统对负载变化的抗干扰能力，拟制转速波动，是系统的主要控制环节。由于传统PID控制参数无法根据被控对象参量变化做出相应的调整，所以鲁棒性往往无法令人满意。

发明内容

基于上述问题，本发明提出了一种无刷直流电机模糊PID控制调速系统及方法，将模糊逻辑用于无刷直流电机的调解控制，实现PID三个参数的在线调整。

一种无刷直流电机模糊PID控制调速方法，包括：

根据模糊控制理论，建立无刷直流电机调速系统的模糊PID控制器模块；

建立无刷直流电机调速系统模块；所述调速系统模块包括转速模糊PID控制器模块、电流PID控制器模块、三相逆变桥模块、无刷直流电机本体模块及pwm控制模块；

建立无刷直流电机调速系统的模糊PID控制器参数优化的目标函数；

获取模糊PID控制器K_p、K_i、K_d与误差e和误差变化率e_c之间的模糊关系，根据检测误差e和误差变化率e_c的值，以及模糊控制规则，对K_p、K_i、K_d三个参数进行修改。

所述的方法中，所述建立无刷直流电机调速系统的模糊PID控制器模块具体为：模糊集合的编辑和运算，使用误差e和误差变化率e_c作为输入，控制量ΔK_p和ΔK_i以及ΔK_d作为输出；建立隶属度函数，所述隶属度函数为三角形函数；模糊规则编辑，根据给出的模糊规则表，采用专家经验法，进行模糊规则编辑；生成模糊控制器。

所述的方法中，所述获取模糊PID控制器K_p、K_i、K_d与误差e和误差变化率e_c之间的模糊关系具体为：确定去模糊化处理数学表达式：

z为变量，u_c(z)为变量z的隶属度函数，z₀为积分与积分的比值；由此可得出模糊控制的精确量{e，e_c}，代入下式计算：

K_p＝K_p0+K₁{e,e_c}_p

K_i＝K_io+K₂{e,e_c}_i

K_d＝K_do+K₃{e,e_c}_d

其中K_p0，K_i0，K_d0为K_p，K_i，K_d三个参数的初始值，ΔK_p＝K₁{e,e_c}_p，ΔK_i＝K₂{e,e_c}_i，ΔK_d＝K₃{e,e_c}_d。

一种无刷直流电机模糊PID控制调速系统，包括：转速模糊PID控制器模块、电流PID控制器模块、三相逆变桥模块、无刷直流电机本体模块及pwm控制模块；所述无刷直流电机本体模块中包括反电动势模块、转矩计算模块及转子位置测量模块。

本发明建立上述设备，进而写出整个控制系统的传递函数，优化控制器参数。最后模糊推理将模糊逻辑用于无刷直流电机的调节控制。