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无刷直流电动机实际上是以电子换向代替机械换向的直流电动机,因而保持了直流电动机的优良特性,具有较好的起动和调速性能,又因为它无需机械换向器使电机的结构简单,可以从根本上克服一般有刷直流电动机易于产生换向火花的弊病,广泛应用于伺服控制、数控机床、机器人等领域。
本文在研究了无刷直流电机的工作原理的基础上,提出了利用自适应模糊PID控制器改善无刷直流电机调速系统性能设计的新方法。该方法采用以误差和误差变化率为输入的二维模糊控制器,模糊控制器的输出经过自适应因子整定PID控制器的三个参数Kp,Ki和 Kd。
文中建立了无刷直流电动机的动态数学模型,设计了转速和电流双闭环调速控制系统;利用在线自调整控制参数方法,进一步完善了PID控制器的性能,提高了系统的控制精度。仿真结果说明,系统的调节时间明显缩短,在高性能BLDCM调速系统中具有实用意义。
本课题采用Microchip公司电机的数字信号控制器 (Digital Signal Controller,DSC)dsPIC30F4011,完成了基于电流环和速度环的双闭环全数字无刷直流电机软硬件控制方案。针对所设计的控制方案和控制算法对控制系统的软、硬件设计作了详细论述。在完成硬件电路整体设计的基础上,着重讨论了几个主要模块的电路设计。软件部分采用模块化设计思想,编制了各个模块的流程图。
最后,给出了控制系统实际运行时的实验测试情况,实验结果表明,自适应模糊PID控制算法优于普通PID控制算法。