基于DSP的無刷直流電機智能控制系統(tǒng)研究

　　3 控制系統(tǒng)設(shè)計

　　3.1 系統(tǒng)方框圖

　　控制系統(tǒng)采用速度、電流雙閉環(huán)控制，速度環(huán)的作用是增強系統(tǒng)對負(fù)載變化的抗干擾能力，抑制轉(zhuǎn)速波動，為提高系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能，速度環(huán)控制器采用模糊自整定PID控制算法。電流環(huán)使電流緊緊跟隨速度控制器的輸出，對系統(tǒng)的擾動起抗干擾作用，為此電流環(huán)控制器采用PID控制算法，DSP通過速度環(huán)和電流環(huán)實時調(diào)節(jié)PWM的占空比來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制。模糊自整定PID與PID控制算法的有效結(jié)合，使系統(tǒng)具有較強的適應(yīng)性，確保速度主被控量的控制質(zhì)量。

　　控制系統(tǒng)方塊圖如圖2所示，其中nr為系統(tǒng)速度給定量；Un為速度控制器輸出的控制量；Ui為電流控制器輸出的控制量；UKf為電流環(huán)反饋量；Uk為功率模塊
功率模塊

　　功率模塊是功率電子電力器件按一定的功能組合再灌封成一個模塊。 [全文]

輸出的控制量；nnf為速度環(huán)反饋量；n為速度環(huán)的被控量。

　　3.2 模糊子集及隸屬函數(shù)

　　速度環(huán)控制器的轉(zhuǎn)速給定nR和轉(zhuǎn)速反饋值nnf的誤差e（E）和誤差變化率ec（EC）作為模糊控制器的輸入，以Kp、Ki、Kd作為輸出，找出PID與誤差E和誤差變化率EC的模糊關(guān)系，運行中不斷檢測E和EC，再根據(jù)模糊控制控制原理對PID進行在線調(diào)整，以滿足不同的E和EC下被控過程對△Kp、△Ki、△Kd的要求。

　　模糊子集為E=EC=△Kp=△Ki=△Kd=xNB，NM，NS，ZE，PS，PM，PBy=x負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大y；輸入變量論域為E=EC=x-3，-2，-1，0，1，2，3y；輸出變量論域為△Kp=x-0.3，0.3y，△Ki=x-0.08，0.08y，△Kd=x-3，3y。隸屬度函數(shù)采用靈敏性較強的三角函數(shù)，E、EC隸屬度函數(shù)如圖3所示。

　　3.3 模糊控制規(guī)則設(shè)計

　　速度環(huán)模糊控制規(guī)則采用if（條件） and then（結(jié)果）的形式表達，根據(jù)經(jīng)驗并通過反復(fù)調(diào)試得到下述49條控制規(guī)則，模糊控制規(guī)則如表2所示。

　　（1） if E is NB and EC is NB then △Kp is PB，△Ki is NB，△Kd is PS；

　　（2） if E is NB and EC is NM then △Kp is PB，△Ki is NB，△Kd is NS；

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　　（49） if E is PB and EC is PB then △Kp is NB，△Ki is PB，△Kd is PB。

　　3.4 模糊推理與模糊判決

　　根據(jù)模糊控制規(guī)則，求出△KP、△Ki、△Kd的隸屬度P△K、i△K、d△K；采用加權(quán)平均法計算出輸出量△Kp、△Ki、△Kd的確定值；再將Kp、Ki、Kd的代入PID控制算法中，計算出速度環(huán)輸出的控制量Un，完成了PID參數(shù)的在線自整定過程。

　　T=10ms為采樣周期。