本文關(guān)鍵詞：基于模糊邏輯的測井永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)研究

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【摘要】：針對測井永磁無刷直流電機(jī)在井下的功能要求,本文對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實驗研究,采用模糊分?jǐn)?shù)階PID控制算法來提高測井動力系統(tǒng)的控制性能,設(shè)計了硬件驅(qū)動電路,并編寫了相應(yīng)的軟件算法來實現(xiàn)所需功能,使永磁無刷直流電機(jī)能夠在井下環(huán)境中帶動測井儀器可靠運行。首先,為了提高測井動力系統(tǒng)的控制性能,本文將常規(guī)整數(shù)階PID控制器各個環(huán)節(jié)的階次從整數(shù)擴(kuò)展為非整數(shù),采用分?jǐn)?shù)階PID控制算法來調(diào)節(jié)測井無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本文給出了測井無刷電機(jī)的傳遞函數(shù),并在此基礎(chǔ)上依次分析了積分階次和微分階次對電機(jī)控制性能的影響。在SIMULINK環(huán)境中搭建了測井無刷電機(jī)雙閉環(huán)驅(qū)動系統(tǒng)的仿真模型,對比分析了分?jǐn)?shù)階PID控制器與常規(guī)整數(shù)階PID控制器的控制效果,分析結(jié)果表明分?jǐn)?shù)階PID控制器具有更強(qiáng)的靈活性,可以使測井動力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)能力得到改善。其次,為了進(jìn)一步提高電機(jī)在井下環(huán)境的穩(wěn)速性能,本文將模糊邏輯理論應(yīng)用到測井電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中。針對分?jǐn)?shù)階PID控制器各個參數(shù)的具體特性,分別編寫各個模糊調(diào)節(jié)量的推理規(guī)則,利用MATLAB模糊邏輯工具箱,依次完成輸入量模糊化、輸出量反模糊化和控制量模糊推理的具體設(shè)計過程。本文將模糊控制器應(yīng)用于測井無刷電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的速度外環(huán),仿真結(jié)果表明,模糊分?jǐn)?shù)階PID控制算法可以顯著改善測井動力系統(tǒng)的動靜態(tài)性能和魯棒性,這對于提高驅(qū)動系統(tǒng)在測井環(huán)境中的可靠性具有重要的意義。本文以測井無刷電機(jī)為核心,設(shè)計了驅(qū)動系統(tǒng)的硬件電路,主要包括:DSP主控單元、轉(zhuǎn)子位置檢測單元、信號邏輯電平轉(zhuǎn)換單元、電流采樣單元、MOSFET主開關(guān)驅(qū)動單元和指令通訊單元。在硬件電路的基礎(chǔ)上,編寫了包括主控芯片初始化模塊、AD采樣模塊、軟起動模塊、邏輯換相模塊、485指令通訊模塊、數(shù)字模糊PID模塊等在內(nèi)的軟件程序。最后,本文完成了對測井無刷電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的實驗調(diào)試,實驗結(jié)果表明測井無刷電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取位置信號和電流信號,實現(xiàn)與上位機(jī)的指令通訊,模糊控制算法可以提高驅(qū)動系統(tǒng)的性能,該測井無刷電機(jī)可以同測井儀器兼容,實現(xiàn)目標(biāo)功能。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1254645