[發明專利]水泵用九相無刷直流電機調速系統及其串聯式轉速控制器

有效

• 申請號: 201610414224.6
• 申請日: 2016-06-13
• 公開（公告）號: CN105958873B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 龍駒;曾永忠;姜曾;何垂柯
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: H02P6/10
• 分類號: H02P6/10;H02P23/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

1.一種水泵用九相無刷直流電機的串聯式轉速控制器，其特征在于，包括用于對比例參數、積分參數以及微分參數進行調整的模糊PID參數整定控制器、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、用于獲得接近給定積分階次的實際積分階次，并根據所述實際積分階次對輸入信號進行變化步調調整的分數階積分濾波器模塊、用于獲得接近給定微分階次的實際微分階次，并根據所述實際微分階次對輸入信號進行振蕩調整的分數階微分濾波器模塊、第一加法器以及第二加法器，所述模糊PID參數整定控制器與所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述第三乘法器組合在一起組成了模糊PID串聯式轉速控制器；所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述第三乘法器與所述分數階積分濾波器模塊、所述分數階微分濾波器模塊組合在一起組成了分數階PID串聯式轉速控制器；其中：

所述第一加法器的正輸入端為所述串聯式轉速控制器的給定轉速輸入端，所述第一加法器的負輸入端為所述串聯式轉速控制器的實測轉速輸入端；所述第一加法器的輸出端分別與所述模糊PID參數整定控制器的輸入端、所述第一乘法器的第二輸入端、所述第二乘法器的第二輸入端以及所述第三乘法器的第二輸入端相連；

所述模糊PID參數整定控制器的比例參數輸出端與所述第一乘法器的第一輸入端相連，所述模糊PID參數整定控制器的積分參數輸出端與所述第二乘法器的第一輸入端相連，所述模糊PID參數整定控制器的微分參數輸出端與所述第三乘法器的第一輸入端相連；

所述第二乘法器的輸出端與所述分數階積分濾波器模塊的輸入端相連；

所述第三乘法器的輸出端與所述分數階微分濾波器模塊的輸入端相連；

所述第一乘法器的輸出端、所述分數階積分濾波器模塊的輸出端以及所述分數階微分濾波器模塊的輸出端分別與所述第二加法器的三個輸入端對應相連；

所述串聯式轉速控制器還包括第一限幅模塊，所述第一限幅模塊的輸入端與所述第二加法器的輸出端相連，所述第一限幅模塊的輸出端為所述串聯式轉速控制器的輸出端；

所述分數階積分濾波器模塊包括用于使所述實際積分階次逼近所述給定積分階次，并按照所述實際積分階次對輸入信號進行變化步調調整的積分逼近模塊以及用于對所述積分逼近模塊的輸出信號進行微調的積分慣性模塊；

所述積分逼近模塊的輸入端為所述分數階積分濾波器模塊的輸入端，所述積分逼近模塊的輸出端與所述積分慣性模塊的輸入端相連，所述積分慣性模塊的輸出端為所述分數階積分濾波器模塊的輸出端；

所述分數階微分濾波器模塊包括用于使所述實際微分階次逼近所述給定微分階次，并按照所述實際微分階次對輸入信號進行振蕩調整的微分逼近模塊以及用于對所述微分逼近模塊的輸出信號進行微調的微分慣性模塊；

所述微分逼近模塊的輸入端為所述分數階微分濾波器模塊的輸入端，所述微分逼近模塊的輸出端與所述微分慣性模塊的輸入端相連，所述微分慣性模塊的輸出端為所述分數階微分濾波器模塊的輸出端；

其中比例參數、積分參數以及微分參數經過模糊PID參數整定控制器調整后輸出為FKp、FKi以及FKd，分別對應為調整后的比例參數、積分參數以及微分參數，PID控制關系式如下：

u(t)=Kp[e(t)+1Ti∫0te(t)dt+Tdde(t)dt]]]>

其中，K_P是比例參數，是積分參數，K_PT_d是微分參數，e(t)為模糊PID參數整定控制器的輸入信號；

所述模糊PID參數整定控制器包括微分模塊、放大系數乘法器、微分放大系數乘法器、第二限幅模塊、第三限幅模塊、零點保持器、模糊邏輯控制器、初始比例參數控制模塊、初始積分參數控制模塊、初始微分參數控制模塊、比例參數整定放大模塊、積分參數整定放大模塊、微分參數整定放大模塊、三個第四加法器；

所述放大系數乘法器和所述微分模塊的輸入端分別連接所述模糊PID參數整定控制器的輸入端；所述放大系數乘法器的輸出端連接所述第二限幅模塊的輸入端；所述微分模塊的輸出端連接所述微分放大系數乘法器的輸入端；所述微分放大系數乘法器的輸出端連接所述第三限幅模塊的輸入端；所述第二限幅模塊和所述第三限幅模塊的輸出端相連后與所述零點保持器的輸入端連接；所述零點保持器的輸出端連接所述模糊邏輯控制器的輸入端；

所述模糊邏輯控制器的輸出端分別連接所述比例參數整定放大模塊、所述積分參數整定放大模塊、所述微分參數整定放大模塊的輸入端；

預設常量分別輸入至所述初始比例參數控制模塊、所述初始積分參數控制模塊、所述初始微分參數控制模塊的輸入端；

所述初始比例參數控制模塊和所述比例參數整定放大模塊的輸出端通過一個第四加法器相加后作為比例輸出端；所述初始積分參數控制模塊和所述積分參數整定放大模塊的輸出端通過一個第四加法器相加后作為積分輸出端；所述初始微分參數控制模塊和所述微分參數整定放大模塊的輸出端通過一個第四加法器相加后作為微分輸出端。

2.一種水泵用九相無刷直流電機調速系統，其特征在于，包括如權利要求1所述的串聯式轉速控制器。