2010年9月第179第5期
控制工程
ControlEngineeringofChina
Sep.2010
V01.17.No.5
文章编号:1671—7848(2010)05-0599-04
变论域模糊控制的无刷直流电机控制系统
李红伟
(西南石fI{{大学电气信息学院.四川成部610500)
摘要:为了改善无刷直流电机(BI.DCM)的调速性能,研究了基于变论域思想的自适应
模糊I’ID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
中图分类号:TP27文献标识码:A
BrushlessDCMotorControlSystemBasedonVariableUniverseFuzzyControl
LIHong—wei
(ElectricalInformationSch,ud.SouthwestPetroleumUniversity,Cheng,Ju610500,China)
Abstract:Toimprow!theadjustablespeedperformanceofbrushlessDCrootor(BLDCM),thevariableuniverse(VU)fuzzyadaptivePIDcontrollerusedforBLDCMcontrol
systemispresented.TheBLDCMmodeling.thecontrolstnlcturedesigr,andthecontraction—ex.pansionfaetotselectionareanalyzedindetail.andthecontrollawisproposed.ThesimulationsystemofB1。DCMwithdoubleloopcon—trollerisestablishedwithMatlab.ThespeedloopiscontrolledbytheVUfuzzyPIDcontroller.SimulationresultsshowthatthecontrolsystemwiththeVU—fuzzyP11)controllerhasfasterdynamicresponse,higherregulatingprecisionandlowertorquetipplesthannormalfuzzyPIDcontrollerandcommonPlDcontroller.Itprovidesaneffectivesolutionf1)rBI。DCMusedinmilitary.,officeequipment,electri—calapplianceswhichneedhighcontrolperformances.
Keywords:BLDCM;variableuniverse;fuzz),PIDcontroller;contraction—expansionfactor;controlsystem
1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’1J。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H引。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∞j。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‘拍‘。其中,模糊控制是应用最广泛、最常见的方法之一拉j。,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,最后在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。
收稿日期:2009-03—12;收修定稿日期:2009-04-22
基金项目:西南石油大学“中青年骨于教师计划”资金资助项目(XSGGJS039)
作者简介:李红伟(1977.),男,河南安阳人,副教授.博士,主要从事电力系统及其自动化、电机控制理论研究与仿真、井下仪器控
制等方面的教学与科研工作。
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