現(xiàn)代社會中,電機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的裝置被廣泛應(yīng)用在生活生產(chǎn)中的各個領(lǐng)域,且在工業(yè)電子的快速發(fā)展的過程中,傳統(tǒng)的單電機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代工業(yè)需求,更多的是由多個電機(jī)協(xié)同完成工作。與有刷電機(jī)相比,無刷直流電機(jī)以優(yōu)良的性能成為電機(jī)設(shè)計的首選。目前,無刷直流電機(jī)的傳統(tǒng)PID控制算法存在響應(yīng)性能差、控制精度低等問題,且以單片機(jī)（MCU）和數(shù)字信號處理器（DSP）為控制核心的控制器已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)中多電機(jī)系統(tǒng)控制的各種需求。為了解決電機(jī)控制系統(tǒng)中存在的上述問題,本文采用FPGA作為控制芯片,充分利用FPGA的實(shí)時并行處理等優(yōu)點(diǎn),不僅能同時控制多臺電機(jī),而且還能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制算法,并可根據(jù)實(shí)際需求對電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu),從而提升系統(tǒng)響應(yīng)速度,提高系統(tǒng)控制精度。本文具體研究工作包括以下幾個方面:首先,闡述了研究的背景意義及無刷直流電機(jī)控制領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,介紹無刷直流電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)和工作原理,推導(dǎo)了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。其次,對無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的PID控制算法進(jìn)行了介紹,針對PID控制算法存在的問題,本文通過模糊控制調(diào)節(jié)PID控制的三個參數(shù),使之適應(yīng)系統(tǒng)的變化,達(dá)到理想的轉(zhuǎn)速控制... 

【文章來源】：長春工業(yè)大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

輸入變量的隸屬度函數(shù)

第3章基于模糊PID的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制算法研究21圖3.4輸入變量的隸屬度函數(shù)如圖3.5所示為輸出變量的隸屬度函數(shù)。圖3.5輸出函數(shù)的隸屬度函數(shù)（3）建立模糊規(guī)則由于模糊控制器是調(diào)節(jié)PID控制器的三個重要參數(shù)，所以在制定模糊規(guī)則過程中，主要根據(jù)以下相關(guān)控制理論與實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)建立控制器的推理規(guī)則[38]。1）當(dāng)系統(tǒng)誤差e較大時，為了保證系統(tǒng)的響應(yīng)性能，無論誤差e值變大或變小，此時pK取值要盡可能較大，而dK取值盡可能較校同時為避免系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)較大的超調(diào)，iK的取值也盡可能較校2）當(dāng)誤差e處于中間值時，為了降低控制系統(tǒng)出現(xiàn)的超調(diào)量，pK的取值要盡可能的校同時為了保證控制系統(tǒng)的響應(yīng)性能，iK和dK要取適中的值。但特別注意此時dK的取值對系統(tǒng)影響較大。3）當(dāng)系統(tǒng)的誤差e較小時，為了保證控制系統(tǒng)有較好穩(wěn)態(tài)性能，pK、iK的值

第3章基于模糊PID的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制算法研究24圖3.6無刷直流電機(jī)模型在搭建模糊控制模塊時，采用Matlab中的模糊邏輯工具箱[39]。首先在Matlab中命令行窗口輸入“fuzzy”進(jìn)入模糊控制系統(tǒng)工具箱，編輯輸入輸出變量的個數(shù)，輸入是誤差值e以及誤差值的變化率ec，輸出是pidK、K、K，解模糊方法采用重心法，具體編輯器設(shè)置界面如圖3.7所示。圖3.7隸屬度函數(shù)界面圖打開模糊規(guī)則編輯窗口后，設(shè)置輸入和輸出的隸屬度函數(shù)，然后根據(jù)表3-1、表3-2和表3-3中設(shè)定的規(guī)則編寫pidK、K、K模糊控制規(guī)則表，如圖3.8（a）所示。輸入和輸出的隸屬度函數(shù)之間的關(guān)系如圖3.8（b）所示，通過圖3.8可以直觀的了解輸入輸出之間的關(guān)系，pidK、K、K的輸出空間曲面圖如圖3.9所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]機(jī)器人用永磁同步電機(jī)的雙自由度控制[J]. 任虹霞,王桐.  微電機(jī). 2019(11)
[2]基于FPGA的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件加速器設(shè)計[J]. 秦華標(biāo),曹欽平.  電子與信息學(xué)報. 2019(11)
[3]基于現(xiàn)場可編程門電路的人臉檢測識別加速平臺[J]. 周柚,楊森,李大琳,吳春國,王巖,王康平.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2019(06)
[4]Accelerating an FPGA-Based SAT Solver by Software and Hardware Co-design[J]. MA Kefan,XIAO Liquan,ZHANG Jianmin,LI Tiejun.  Chinese Journal of Electronics. 2019(05)
[5]基于FPGA的便攜式多路高精度采集系統(tǒng)設(shè)計[J]. 王威,盧翔宇,張秋云,余恒松.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2019(09)
[6]基于外轉(zhuǎn)子正弦波多對極電機(jī)的無位置傳感器伺服系統(tǒng)[J]. 任虹霞,李楊,郭斌.  微電機(jī). 2019(04)
[7]無刷直流電機(jī)的模糊PI-PD控制[J]. 胡黃水,宋金洋.  長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2019(01)
[8]永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩優(yōu)化控制研究[J]. 吳健,戴躍洪,唐鵬.  計算機(jī)仿真. 2018(11)
[9]基于模糊自適應(yīng)PID控制的空壓機(jī)背壓控制器設(shè)計[J]. 曹婧華,孔繁森,冉彥中,宋蕊辰.  吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2018(03)
[10]考慮剩余靜載的高速AUV新型滑模控制器設(shè)計（英文）[J]. 姜春萌,萬磊,孫玉山,李岳明.  Journal of Central South University. 2018(01)

碩士論文
[1]無刷直流電機(jī)遠(yuǎn)距離調(diào)速控制系統(tǒng)研究[D]. 徐敬成.湖南工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于滑模變結(jié)構(gòu)的無刷直流電機(jī)新型直接轉(zhuǎn)矩控制研究[D]. 繆維娜.江蘇科技大學(xué) 2018
[3]基于FPGA的多信道通信系統(tǒng)的研究[D]. 王祺皓.上海交通大學(xué) 2011
[4]基于FPGA無刷直流電機(jī)模糊控制器的設(shè)計與研究[D]. 許麗娟.昆明理工大學(xué) 2010
[5]基于FPGA的四驅(qū)電動車電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 李學(xué)君.武漢理工大學(xué) 2010



本文編號：2974994