下载文档原格式
基于模糊优化的PID直流无刷电机控制摘要：PID直流无刷电机与其他电机不同，具备小体积、高效率、性能佳、结构简易等特性，在汽车、航天、机械等领域较为常规件，为发挥其作用价值，应以模糊优化为基础对其进行控制。
本文在综述无刷直流电机和模糊优化的基础上，继而直接提出基于模糊优化，PID直流无刷电机的仿真设计，最后指明几点控制策略，以供参考。
关键词：模糊优化；PID直流无刷电机；控制要点引言：随着电子电气技术的不断发展和稀土等永磁材料的广泛应用，无刷直流电机控制已成为近年来的研究热点之一。
无刷直流电机是一个非线性、多变量、强耦合的系统。
传统PID控制策略的参数不能根据不同的电机环境而改变，这使得PID控制器不能提供良好的控制性能。
PID控制器的性能完全取决于对其增益参数的调节，随时代发展，人们提出运用人工智能控制PID控制器。
模糊PID控制是模糊控制和PID控制的有效结合。
PID控制参数可在线设置，提高控制精度，达到更好的控制效果。
一、直流无刷电机与模糊优化的概述(1)无刷直流电机具有体积小、转矩大、效率高、节能环保、使用寿命长等优点，广泛应用于工业设备、医疗设备和新型工业设备。
无刷直流电机的速度控制系统通常采用传统的PID控制，传统的PID控制器对参数非常敏感。
只有当控制器参数适合受控系统时，才能实现最佳性能。
无刷直流电机是一个多变量非线性系统。
如果系统状态发生变化，传统PID调速系统中的PID设置也会发生变化。
因此，传统PID控制器动态性能差，可能导致电机速度响应慢，控制精度低，难以保证良好的调速效果。
(2)模糊控制的概念最早由L.A提出，国际合作良好。
该算法是一种基于模糊集理论、模糊语言变量理论和模糊逻辑思想的智能控制算法。
模糊控制不需要精确的数学模型，可以方便有效地解决系统的非线性问题，从而提高控制系统的稳定性和灵活性，具有良好的控制效果。
基于无刷直流电机控制系统，提出一种在MATLAB-Simulink环境下的模糊PID控制方案，以替代传统的PID控制器[1]。
模糊PID控制在直流无刷电机控制系统中的应用管于球（中南大学信息科学与工程学院控制工程系，长沙410075）摘要：本文根据直流无刷电机控制系统是多变量、时变和非线性等的复杂系统的特点以及简单PID控制性能的缺点，提出了改进方案，电机控制系统的速度环采用参数自整定模糊PID控制，建立了仿真模型。
将该控制方案的仿真结果与简单PID 控制的仿真结果相比较可得，模糊PID控制在抗负载扰动能力和启动转速超调方面具有明显的优越性，有效地满足了用户对直流无刷电机控制系统高性能的要求。
关键词：直流无刷电机，矢量控制，空间矢量脉宽调制，PID控制，模糊控制中图分类号：TK52 文献标识码：AAbstract: For not only the problem that the brushless direct current motor control system is a complex system with multi-variable, time-variability and non-linear, but also the shortcomings of simple PID control performance, the essay proposes an improved program. Parameter self-tuning fuzzy-PID control method is used for the speed loop of the motor control system, and the results are researched and analyzed deeply. Compared with the simulation result of this control program and that of simple PID, Parameter self-tuning fuzzy-PID control has strong ability of anti-load disturbance and provides small location overshoot, basically satisfying the high performance requirement of brushless direct current motor.KEY WORDS：BLDCM, vector control, SVPWM, PID control, fuzzy-control1 引言随着经济的快速发展，人们对汽车的需求不断增加，但是由于能源和环境问题，从而赋予电动汽车广阔的发展空间。
模糊自适应PID控制器在无刷直流电机控制系统中的应用孙佃升1白连平2（1.滨州学院自动化系，滨州，256601）（2.北京机械工业学院自动化系北京 100085）摘要：无刷直流电机是一种多变量、非线性的控制系统，采用经典的PID控制难以达到满意的控制效果。
本文将模糊自适应PID控制器应用于无刷直流电机的控制中，运用模糊控制原理对PID参数进行在线调整。
实验结果表明，较之传统的PID控制，采用模糊自适应PID控制的无刷直流电机控制系统具有更好的动态和静态性能，达到了较好的控制效果。
关键词：无刷直流电机；模糊PID；自适应控制；参数自整定The Application of Fuzzy Adaptive PID Controllerfor Control System of BLDCMSUN Dian-sheng 1BAI Lian-ping 2(1.Department of Automatization, Binzhou College, Binzhou，256600,China)(2.Department of Automatization, Beijing Information Science&Technology University,Beijing,100085,China)ABSTRACT: As brushless DC motor (BLDCM) is a multi-variable and non-linear system, using conventional PID control can not obtaion satisfied control effect. This paper introduce the application of fuzzy adaptive PID controller for control system of BLDCM and parameters self-tuning online by employing Fuzzy control principle. The experiments illustrate that excellent static and dynamic performance compared with the conventional PID control.KEY WORDS: Brushless DC Motor(BLDCM); Fuzzy PLD; adaptive control; parameter self-tuning1 引言无刷直流电机既有优良的调速性能，又克服了有刷直流电机机械换向带来的诸多问题，在各个领域获得了广泛的应用。
变论域模糊PID控制在直流电机中的应用随着科技的不断进步，直流电机在工业生产中的应用越来越广泛。
然而，直流电机在运行过程中存在着许多问题，如速度波动、负载变化等。
为了解决这些问题，控制算法也在不断改进和完善。
其中，变论域模糊PID控制被广泛应用于直流电机控制系统中，以提高系统的稳定性和性能。
变论域模糊PID控制是一种基于模糊逻辑的控制算法，它能够根据实时的系统状态调整控制器的参数，从而实现对系统的精确控制。
与传统的PID控制相比，变论域模糊PID控制具有更好的鲁棒性和自适应性。
在直流电机控制中，变论域模糊PID控制可以通过模糊推理和模糊规则来实现系统的自适应调节。
首先，通过采集电机的速度、电流和位置等参数，建立模糊控制器的输入输出关系。
然后，利用模糊规则和模糊推理来对控制器进行优化，使其能够根据实时的系统状态调整参数，从而实现对电机的精确控制。
变论域模糊PID控制在直流电机中的应用有以下几个优点。
首先，它具有良好的鲁棒性，能够有效抵抗外界干扰和系统参数变化带来的影响。
其次，它能够根据实时的系统状态调整参数，实现对电机的自适应控制，提高系统的稳定性和性能。
此外，它还能够减少系统的震荡和超调现象，提高系统的响应速度和精度。
然而，变论域模糊PID控制也存在一些问题。
首先，模糊控制的设计和参数调整相对较为复杂，需要较高的专业知识和经验。
其次，模糊控制器的规则库和模糊推理需要大量的计算资源和存储空间。
此外，模糊控制器的性能很大程度上取决于模糊规则的设计和参数的选择，需要进行大量的试验和优化。
综上所述，变论域模糊PID控制在直流电机中的应用能够有效提高系统的稳定性和性能。
然而，它的设计和参数调整需要一定的专业知识和经验。
今后，我们需要进一步研究和优化变论域模糊PID控制算法，以适应不同的工业应用场景，并解决其存在的问题，推动直流电机控制技术的发展。
基于无刷直流电动机调速系统的混合模糊PID控制0 引言无刷直流电动机(BLDCM)结构简单、运行可靠、没有火花、电磁噪声低，广泛应用于航空航天、机器人、交通、煤矿自动化和工业自动化等领域。
传统的调速系统为PID模拟控制系统，结构简单，但是其控制要想达到很好的控制效果必须调整好P、I、D三者之间的关系，但是这种关系又不是简单的线性关系，而模糊控制具有很强的非线性映射功能，可是简单实用的模糊控制器又难以达到较高的控制精度。
若要综合两种优势，则需要将模糊控制与PID控制结合在一起，本文在模糊控制与PID控制相结合的智能控制方法基础上，增加一个模糊变积分环节，控制器的输出为两分量之和，这样既能保留经典控制器的特性，又能增加模糊控制器快速响应的特点，完善了传统的PID控制。
仿真实验表明，这种方法具有比单纯的模糊PID方法更好的动、静态性能，并提高了系统的鲁棒性，系统取得了较好的控制效果。
1 无刷直流电动机的数学模型定子绕组产生的电磁转矩为由式(2)可以看出，BLDCM电磁转矩公式与普通直流电动机相似，其电磁转矩大小与磁通和电流幅值成正比，所以控制逆变器输出方波电流的幅值即可控制电磁转矩。
为产生恒定电磁转矩，要求定子电流为方波，反电动势为梯形波，且在每半个周期内，方波电流的持续时间为120°电角度，两者应严格同步。
运动方程为式中：Te为电磁转矩;TL为负载转矩;B阻尼系数;ω为电机机械转速：J电机的转动惯量。
2 控制方法设计2.1 模糊PI智能控制方案传统BLDCM调速系统应用的是单纯的PID控制器，其动态抗扰性能较差，故文献进一步改进了PID控制器，在速度环中将模糊控制器和PID控制器复合控制，成为二维模糊控制，构成新型调速控制系统，这种控制器的优点是综合了PID和模糊控制的优点，并且控制智能化，但是这种结构的缺点就是存在着切换“毛刺”。
1983年W.L.Bialkowski提出了混合型模糊PID控制器：在二维模糊控制器的基础上叠加常规积分控制器，将模糊控制器的输出与积分控制器的输出相叠加作为混合型控制器的总输出，此种控制器的优点是可以消除极限环振荡，也可消除误差，但是不足是积分控制器的参数相对固定，不能满足自适应调节，为了取得更好的控制效果，可将控制器改进，结构如图1。
模糊自适应PI控制在直流无刷电动机调速系统的应用胡发焕;唐军;邱小童【摘要】在分析直流无刷电动机的工作原理和数学模型的基础上,提出基于速度环和电流环的双环控制模式,在速度环中采用模糊自适应PI控制方式,在电流环中采用传统的PID控制方式.实验表明,与传统PID控制方式相比,采用模糊自适应PI控制,在负载或参数发生变化时,具有转速波动更小、鲁棒性更强的特点,是一种更优越的控制方法.%Based on analyzing the principle and mathematical model of the brushless DC motor, the paper proposes a control model on the basis of speed loop and current loop, self-adaption fuzzy PI control model is a-dopted in the speed loop, and traditional PID control model is used in the current loop. It is showed that when the load or parameters vary, comparing to traditional PID control model, the self-adaption fuzzy PI control model gets less fluctuation and better robustness.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】4页(P188-191)【关键词】模糊自适应控制;直流无刷电动机;PI控制器;智能控制【作者】胡发焕;唐军;邱小童【作者单位】江西理工大学机电工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学机电工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学应用科学学院,江西赣州 341000【正文语种】中文【中图分类】TM33目前直流无刷电动机（BLDCM）广泛应用于航空航天、军事、工业、医疗机械等诸多领域。
模糊控制在纯电动汽车直流无刷电机上的应用打开文本图片集摘要：为了改善纯电动汽车在直流无刷电机控制下的扰动性能，文中在传统PI的基础上将模糊算法加入电机的数学模型中，通过MATLAB/SIMULINK将模糊控制器和传统的PI控制器进行仿真对比。
实验结果表明：当受到扰动时模糊控制器能够迅速恢复稳定。
关键词：纯电动汽车；直流无刷电机；模糊控制；MATLAB仿真电动汽车的性能优越的参考指标之一为驱动性能，而驱动性能的优越取决于电机。
由于直流无刷电机具有质量轻、结构简单、效率高、高可靠性等优点[1]，现已被作为纯电动汽车电机的首选。
与其他电机相比，直流无刷电机调速系统是一个多变量、强耦合的复杂系统，所以使用传统的PI难以满足一些高性能、高精度的场合[2-3]。
文献[4]将模糊控制加入传统PI当中，该控制器能够提高系统的控制精度，从而能较好地满足实际生产需求。
本文通过MATLAB/SIMULINK将模糊控制器加入PI控制器当中，较好地解决了直流无刷电机强耦合问题，从而达到纯电动汽车在行驶时突然改变负载能够迅速恢复稳定的要求。
1BLDCM的工作原理直流无刷电机的绕组方式有Y型连接和三角形连接两种。
本文采用Y 型连接方式，同时三相绕组主回路采用三相全桥电路。
主要是三相半桥的单个开关管只能控制一相的通断，因此各相电枢绕组的通电时间只为一个周期的三分之一，从而导致部分元器件没有发挥作用。
本文采用三相全桥二二导通的BLDCM，电路如图1[5]。
两两导通工作即任意时刻只有2个功率管处于导通状态，其共有6种工作状态。
每个周期内，电机每隔600电角度换向一次，每相绕组正反导通各1200电角度[6]开关元器件的导通顺序为V1V4，V1V6，V3V6，V3V2，V5V2，V5V4。
由于电机为三相完全对称，故每相产生的转矩大小相等，且其合成转矩为单相转矩的[3]倍。
2BLDCM的数学模型在模糊PI控制模块的基础上通过把计算误差变化率与误差同时添加到控制器中构成参数自整定模糊PI控制模块，通过控制器对参数进行调节，从记忆模块中获得的上一时刻调整量与传统的PI参数初值相加，从而得到参数实时在线修正的目的。
