[发明专利]一种基于遗传蚁群优化的无刷直流电机转速控制方法

说明书

本发明涉及一种基于遗传蚁群优化的无刷直流电机转速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取电机的转速误差e和误差率ec，将转速误差e和误差率ec输入模糊控制器，以得到PID控制参数调整量ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d，其中，模糊控制器的模糊规则、量化因子K_e、K_ec和比例因子K_u均基于遗传蚁群混合算法进行优化；将PID控制参数调整量ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d输出给PID调节器，由PID调节器输出得到对应的控制变量；根据控制变量对应控制电机转速。与现有技术相比，本发明采用遗传蚁群混合算法对模糊控制器的模糊规则进行离线优化，并在线优化量化因子和比例因子，能够有效减小转速控制的超调量、提高转速控制的响应速度、抗干扰能力及稳定性。

技术领域

本发明涉及无刷直流电机控制技术领域，尤其是涉及一种基于遗传蚁群优化的无刷直流电机转速控制方法。

背景技术

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化设备，其转速是依靠改变输入到定子线圈上电流的交变频率来控制的。

无刷直流电机转速的控制即可采用开环控制，也可采用闭环控制，相比于开环控制，采用PID闭环控制能够大大提高调速范围，因此，目前大多采用PID调节器进行无刷直流电机的转速控制，但PID调节器易受干扰、采样精度的影响，对于无刷直流电机这么一个典型的非线性、多变量耦合系统来说，常规的PID调节器很难实现对电机的高精度控制，这就导致电机转矩波动较大。

现有技术通过模糊自适应控制方式，以提高PID的控制精度，即利用模糊控制器输出PID的三个参数K_p、K_i、K_d的调整量ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d，但现有的模糊控制器中，其模糊规则多是根据专家经验得来，控制参数在线调节能力差、响应速度较慢，不利于稳定可靠地进行控制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于遗传蚁群优化的无刷直流电机转速控制方法，采用遗传蚁群混合算法对模糊控制器的模糊规则进行离线优化，并在线优化量化因子和比例因子，以提高无刷直流电机转速控制的响应速度和稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于遗传蚁群优化的无刷直流电机转速控制方法，包括以下步骤：

S1、获取电机的转速误差e和误差率ec，将转速误差e和误差率ec输入模糊控制器，以得到PID控制参数调整量ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d，其中，模糊控制器的模糊规则、量化因子K_e、K_ec和比例因子K_u均基于遗传蚁群混合算法进行优化；

S2、将PID控制参数调整量ΔK_p、ΔK_i和ΔK_d输出给PID调节器，由PID调节器输出得到对应的控制变量；

S3、根据控制变量对应控制电机转速。

进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11、转速误差e和误差率ec经过量化因子K_e和K_ec从基本论域转化到模糊域；

S12、结合模糊规则，对模糊转化后的转速误差e和误差率ec进行模糊推理及解模糊处理，以得到模糊输出变量ΔK_pˊ、ΔK_iˊ、ΔK_dˊ；