李眷峰 于洋

摘要 本文首先设计无刷直流电机转速调节总体设计方案，然后根据其总体设计方案及无刷直流电机自身特点，设计用于无刷直流电机智能转速调节的智能调节器，与电流调节器组成双闭环控制系统实现转速智能化调节，使转速调节效果达到最佳。

【关键词】智能调节器 无刷直流电机 速度控制

近年来，随着新兴材料特别是永磁材料的出现，以及电力电子技术、信号检测与处理技术、计算机控制技术等理论知识的快速发展。无刷直流电机为电力电子技术与电机技术相结合的新型电机，具有结构简单、体积小、效率高及维护方便等优点，将逐步取代其它电机成为未来各类电机发展的主导。而由于无刷直流电机是一个参数多、强耦合、非线性且时变的复杂系统，电机精确数学模型很难精确建立。当电机负载或控制系统参数发生变化时，传统的PI、PD、PID转速调节器对电机转速调节控制难以满足直流电机对转速调节要求的快速性、鲁棒性的特点，其转速调节很难达到预期效果，这将大大限制无刷直流电机应用场合。因此，研究者开始思考将模糊理论和人工神经网络为基础设计新型智能调节器并将其应用到无刷直流电机速度控制系统中，取得了一定控制效果。但当前智能调节器设计和研究上还存在一些不足，直接影响直流电机转速的精确调节。因此本文主要针对无刷直流电机调速系统智能调节器进行设计，为以后研究无刷直流电机学者提供一定理论支撑。

1 转速调节总体设计方案

无刷直流电机智能调速系统总体设计方案采用智能转速调节器与电流调节器组成双闭环无刷直流电机转速系统实现电机转速调节，二者实行嵌套连接，电流环为内环，转速环为外环。输入为给定电压信号，与无刷直流电机输出转速反馈信号进行对比，产生偏差电压，为转速智能调节器的输入信号。因转速调节器采用智能调节器进行调节，故系统经过一段时间调解达到稳态时，系统转速调节可实现转速无静差。

1.1 转速模糊PID调节器设计

转速模糊PID调节器设计原理图如图1所示。偏差电压△U_N作为转速模糊PID调节器的输入信号，经模糊调节器模糊化、推理机、反模糊化后对传统经典PID调节器进行参数在线进行修改调节，输入偏差电压△U_N可以满足不同时刻的偏差电压E和偏差电压变化率Ec对PID参数K_p、K_i和K_d自整定的要求。具体来说，它就是在经典PID算法的基础上，通过计算当前系统误差E和误差变化率Ec，利用模糊规则进行模糊推理，查询模糊矩阵表进行参数调整使PID经典调节器的K_p、K_i和K_d参数达在线实时修改，从而实现对无刷直流电机的实时、高精度速度调节。

1.2 RBF神经网络在线识别单神经元自适应PID调节器设计

RBF神经网络在线识别单神经元自适应PID设计原理图如图2所示。通过单神经元RBF神经网络对系统进行在线辨识，可以达到在线控制，進而对PID调节器的三个参数K_p、K_i.和K_d进行在线整定，以达到转速性能指标的最优化。

2 结束语

通过以上对无刷直流电机调速系统智能调节器的设计，将对今后从事无刷直流电机转速智能调节研究的研究学者提供帮助和借鉴，同时通过本次设计也将进一步扩大无刷直流电机的应用空间。

参考文献

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