[發明專利]一種基于模糊PI-PD控制的直流無刷電機調速方法

有效

• 申請號: 201810641587.2
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108832853B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 胡黃水;趙思遠;楊興旺
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: H02P6/34
• 分類號: H02P6/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明一種基于模糊PI?PD控制的直流無刷電機調速方法。包括模型的建立及調速方法，模型的建立包括兩級模糊控制器，一級模糊控制實時調節PI控制器參數，二極模糊控制調整一級模糊控制器輸出的縮放因子。調速方法是首先對電機實際轉速n與給定轉速n_r進行比較計算，得出最終偏差e以及偏差變化率ec，在模糊控制器1中將上述兩項偏差進行模糊化，將經過模糊化之后的E與EC交與模糊控制器開展推理工作，從而得到解模糊化后的k_1p和k_1i，在模糊控制器2中采用同樣的方法得到k_2p和k_2i，然后將兩個模糊控制器輸出相乘，結果輸入到PI控制器中，最后經過PD控制調節輸入到無刷直流電機模型中，達到控制電機轉速的目的。并且本發明采用模糊控制不需要依賴被控電機的精確數學模型，使其在控制狀態中更加穩定，并且可以有效地抑制被控電機的非線性的情況；在控制過程中，模糊PI?PD的自整定可以不斷地監控參數的變化以及參數的實時反饋，使控制效果達到最優化。

技術領域

本發明屬于直流電機調速技術領域，具體涉及一種基于模糊PI-PD控制的直流無刷電機調速方法。

背景技術

無刷直流電機已經應用于機械動力設備、電動汽車，機器人等領域中。但是無刷直流電動機在調速過程中是一種非線性運行狀態，使用傳統的PID控制并不能很好的對直流電機進行調速。

傳統的控制策略，如PID控制具有結構簡單、易實現等優點，通常在參數匹配的情況下可獲得較好的性能，但在系統參數變化或負載擾動情況下，往往無法保證得到理想的閉環控制性能。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種能夠穩定控制被控對象的方法：一種基于模糊PI-PD控制的直流無刷電機調速方法。包括模型的建立及調速方法，模型的建立包括兩級模糊控制器，一級模糊控制實時調節PI控制器參數，二極模糊控制調整一級模糊控制器輸出的縮放因子。調速方法是首先對電機實際轉速n與給定轉速n_r進行比較計算，得出最終偏差e以及偏差變化率ec，在模糊控制器1中將上述兩項偏差進行模糊化，將經過模糊化之后的E與EC交與模糊控制器1開展推理工作，從而得到解模糊化后的k_1p和k_1i，在模糊控制器2中采用同樣的方法得到k_2p和k_2i，然后將兩個模糊控制器輸出按下式計算：

k_p＝k_2p×k_1p+k_p0

k_i＝k_2i×k_1i+k_i0

其中，k_p0、k_i0是系統參數的預設初始值，k_1p、k_1i是模糊控制器1的輸出值，k_2p、k_2i是模糊控制器2的輸出值，k_p、k_i是兩級模糊控制器最新調節的比例參數和積分參數，將其結果輸入到PI控制器中，最后經過PD控制調節輸入到無刷直流電機模型中，達到控制電機轉速的目的。

本發明提供的一種基于模糊PI-PD控制的直流無刷電機調速方法，所述的模型建立的步驟如下：

Step 1：建立兩個模糊控制器，定義所述兩個模糊控制器的輸入值及輸出值的模糊子集；

Step 2：建立所述模糊子集的隸屬度函數及各個模糊控制器的模糊控制模型；

Step 3：根據所述模糊子集的隸屬度函數及各個模糊控制器的模糊控制模型，應用模糊合成推理得到PI控制參數的模糊矩陣表；

Step 4：采用重心法對所述模糊子集進行反模糊化，得到用于控制的清晰量。