[发明专利]一种基于模糊PI-PD控制的直流无刷电机调速方法

说明书

本发明一种基于模糊PI‑PD控制的直流无刷电机调速方法。包括模型的建立及调速方法，模型的建立包括两级模糊控制器，一级模糊控制实时调节PI控制器参数，二极模糊控制调整一级模糊控制器输出的缩放因子。调速方法是首先对电机实际转速n与给定转速n_r进行比较计算，得出最终偏差e以及偏差变化率ec，在模糊控制器1中将上述两项偏差进行模糊化，将经过模糊化之后的E与EC交与模糊控制器开展推理工作，从而得到解模糊化后的k_1p和k_1i，在模糊控制器2中采用同样的方法得到k_2p和k_2i，然后将两个模糊控制器输出相乘，结果输入到PI控制器中，最后经过PD控制调节输入到无刷直流电机模型中，达到控制电机转速的目的。并且本发明采用模糊控制不需要依赖被控电机的精确数学模型，使其在控制状态中更加稳定，并且可以有效地抑制被控电机的非线性的情况；在控制过程中，模糊PI‑PD的自整定可以不断地监控参数的变化以及参数的实时反馈，使控制效果达到最优化。

技术领域

本发明属于直流电机调速技术领域，具体涉及一种基于模糊PI-PD控制的直流无刷电机调速方法。

背景技术

无刷直流电机已经应用于机械动力设备、电动汽车，机器人等领域中。但是无刷直流电动机在调速过程中是一种非线性运行状态，使用传统的PID控制并不能很好的对直流电机进行调速。

传统的控制策略，如PID控制具有结构简单、易实现等优点，通常在参数匹配的情况下可获得较好的性能，但在系统参数变化或负载扰动情况下，往往无法保证得到理想的闭环控制性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够稳定控制被控对象的方法：一种基于模糊PI-PD控制的直流无刷电机调速方法。包括模型的建立及调速方法，模型的建立包括两级模糊控制器，一级模糊控制实时调节PI控制器参数，二极模糊控制调整一级模糊控制器输出的缩放因子。调速方法是首先对电机实际转速n与给定转速n_r进行比较计算，得出最终偏差e以及偏差变化率ec，在模糊控制器1中将上述两项偏差进行模糊化，将经过模糊化之后的E与EC交与模糊控制器1开展推理工作，从而得到解模糊化后的k_1p和k_1i，在模糊控制器2中采用同样的方法得到k_2p和k_2i，然后将两个模糊控制器输出按下式计算：

k_p＝k_2p×k_1p+k_p0

k_i＝k_2i×k_1i+k_i0

其中，k_p0、k_i0是系统参数的预设初始值，k_1p、k_1i是模糊控制器1的输出值，k_2p、k_2i是模糊控制器2的输出值，k_p、k_i是两级模糊控制器最新调节的比例参数和积分参数，将其结果输入到PI控制器中，最后经过PD控制调节输入到无刷直流电机模型中，达到控制电机转速的目的。

本发明提供的一种基于模糊PI-PD控制的直流无刷电机调速方法，所述的模型建立的步骤如下：

Step 1：建立两个模糊控制器，定义所述两个模糊控制器的输入值及输出值的模糊子集；

Step 2：建立所述模糊子集的隶属度函数及各个模糊控制器的模糊控制模型；

Step 3：根据所述模糊子集的隶属度函数及各个模糊控制器的模糊控制模型，应用模糊合成推理得到PI控制参数的模糊矩阵表；

Step 4：采用重心法对所述模糊子集进行反模糊化，得到用于控制的清晰量。