基于模糊優(yōu)化的PID直流無刷電機控制
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本文采用Matlab／Simulink搭建仿真模型實現(xiàn)BLDCM的整個系統(tǒng)控制。本文將根據(jù)上述的電機數(shù)學模型建立BLDCM的仿真模塊。
BLDCM控制系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速和電流環(huán)雙閉環(huán)調(diào)速。轉(zhuǎn)速外環(huán)由模糊PID調(diào)節(jié)器進行優(yōu)化控制，電流內(nèi)環(huán)采用三角波比較調(diào)節(jié)，而不采用滯環(huán)比較控制，從而抑制由于開關頻率不恒定而產(chǎn)生的大量開關噪聲。整個系統(tǒng)包括BLDCM本體模塊，電壓逆變器模塊，速度PI控制模塊，電流控制及PWM信號產(chǎn)生模塊。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162874.htm
整個系統(tǒng)仿真框如圖4所示，其中模糊控制采用Simulink中含有的模糊控制模塊進行設計，PID模塊部分將分別對加入模糊PID控制器和未加入模糊的PID控制器進行仿真實驗。
4 仿真結(jié)果與分析
為驗證模型的正確性，將對仿真模型進行仿真。BLDCM的參數(shù)如下：額定電壓ucd=450V，轉(zhuǎn)動慣量J=8．0×10-4N·m2，定子電阻r=2．8 75 Ω，定子電感Ls=8．5x10-3H，互感Lm=0．37×10-3H，極對數(shù)nb=4，反電動勢系數(shù)ke=0．1805 V／(rad·s-1)。
為了驗證所設計的BLDCM的控制系統(tǒng)的仿真模型的靜、動態(tài)性能，在0．3s給電機加入負載，測得轉(zhuǎn)速穩(wěn)定下模糊PID控制下和一般PID控制下A相轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和電流仿真曲線如圖5所示。
由仿真圖可看出，加入模糊PID控制器的系統(tǒng)在參考轉(zhuǎn)速下，與一般PID控制器系統(tǒng)相比系統(tǒng)相應快速而平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速超調(diào)量明顯降低；加入負載后轉(zhuǎn)矩脈動比較小，且回到正常轉(zhuǎn)速的時間也較短；相電流的波形也較為理想。
5 結(jié)論
在分析了無刷直流電動機數(shù)學模型的基礎上，提出一種基于模糊PID控制器的控制系統(tǒng)仿真建模方法，采用轉(zhuǎn)速和速度雙閉環(huán)控制方法對該建模方法進行了測試，仿真試驗結(jié)果表明：與一般PID控制器控制的直流無刷電動機系統(tǒng)相比，經(jīng)模糊PID控制器控制的系統(tǒng)反應能力更快，調(diào)節(jié)精度更高，穩(wěn)定性能更好。另外，本仿真實驗也表明，這種控制方法適合機器人關節(jié)控制所需要的準確度和精度，為作者下一步基于TI公司TMS28系列的DSP機器人關節(jié)控制器的設計奠定了基礎。
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