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

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【摘要】：針對(duì)測(cè)井永磁無刷直流電機(jī)在井下的功能要求,本文對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究,采用模糊分?jǐn)?shù)階PID控制算法來提高測(cè)井動(dòng)力系統(tǒng)的控制性能,設(shè)計(jì)了硬件驅(qū)動(dòng)電路,并編寫了相應(yīng)的軟件算法來實(shí)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(dòng)測(cè)井儀器可靠運(yùn)行。首先,為了提高測(cè)井動(dòng)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(gè)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(cè)井無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本文給出了測(cè)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(duì)電機(jī)控制性能的影響。在SIMULINK環(huán)境中搭建了測(cè)井無刷電機(jī)雙閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型,對(duì)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(cè)井動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)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(cè)井電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。針對(duì)分?jǐn)?shù)階PID控制器各個(gè)參數(shù)的具體特性,分別編寫各個(gè)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(jì)過程。本文將模糊控制器應(yīng)用于測(cè)井無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(cè)井動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能和魯棒性,這對(duì)于提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在測(cè)井環(huán)境中的可靠性具有重要的意義。本文以測(cè)井無刷電機(jī)為核心,設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件電路,主要包括:DSP主控單元、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)單元、信號(hào)邏輯電平轉(zhuǎn)換單元、電流采樣單元、MOSFET主開關(guān)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(duì)測(cè)井無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明測(cè)井無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取位置信號(hào)和電流信號(hào),實(shí)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(dòng)系統(tǒng)的性能,該測(cè)井無刷電機(jī)可以同測(cè)井儀器兼容,實(shí)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1254645