张浩，吴新开

（湖南科技大学信息与电气工程学院，湖南湘潭411201）

基于专家PID的直流无刷电机控制系统＊

张浩，吴新开

（湖南科技大学信息与电气工程学院，湖南湘潭411201）

摘要：由于直流无刷电机存在时变性、非线性、不确定性、难以建模等特点，采用常规的PID很难达到理想的控制效果。通过专家PID控制理论并结合实践研究，提出一种高性能的速度控制方案。基于多旋翼飞行器常用的无刷电机转速控制这一实验平台，采用编码器测速实现无刷电机的闭环控制。无刷电机速度PID控制器的引入，开辟了多旋翼飞行器电机控制和姿态控制的新思路。

关键词：无刷电机测速；非线性；鲁棒性；专家PID控制

＊全国大学生研究性学习和创新性实验计划项目（104-143101）

1　引言

多旋翼飞行器常用的直流无刷电机[1、2]作为驱动平台，该平台由STM32F103RBT6的核心控制器［3］、增量式光电编码器、朗宇无刷电机（2216 1100kV）、好盈天行者无刷电调（40A）、个人计算机、上位机软件构成，其系统结构框图如图1所示。

图1　无刷电机控制系统结构框图

STM32F103RX系列控制器最高的主频为72MHz，时间最小分辨达到13.9ns，处理能力1.25 DMIPS/MHz，64K Flash，20K SRAM，拥有3个四通道16位的通用定时器，采用增量式光电编码器。

无刷电机启动后的转速范围约为50到230 转/s。其输入与转速的曲线图如图2所示，横坐标为驱动信号，纵坐标为转速，电机转速和输入的关系是非线性的［4、5］。

图2　控制量与电机转速关系

上位机采用串口方式和控制器进行双向通信，上位机可以向下位机写PID等参数，下位机也可以将电机转速等信息传到上位机电脑中显示。……