韩团军

摘 要： 为了解决无刷直流电机控制准确性低和不稳定性问题，设计实现了一种高精度无刷直流电机模糊控制系统，以FPGA作为设计的硬件处理平台。硬件电路设计主要有FPGA外围电路、驱动电路和位置检测电路。实现了一种新的参数自适应模糊PID控制算法的闭环控制系统的硬件，该算法能有效提高电机的控制能力和增强其动态特性。通过硬件平台验证该系统能够有效地抑制转矩脉冲，同时缩短了控制时间，提高了系统的稳定性。该设计具有一定的工程参考及应用价值。

关键词： 无刷直流电机; 模糊控制; FPGA; 模糊PID; 闭环控制; 转矩脉冲抑制

中图分类号： TN710?34; TP237 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）09?0175?04

Abstract： In order to improve control accuracy and stability of the brushless DC motor， a high?precision fuzzy control system of brushless DC motor was designed， in which FPGA is taken as the hardware processing platform. The hardware circuits including the FPGA peripheral circuit， driving circuit and position detection circuit were designed. The hardware of the closed?loop control system of the new parameter adaptive fuzzy PID control algorithm was implemented. The algorithm can improve the control ability and dynamic characteristic of the motor effectively. The verification results of hardware platform show that the system can suppress the torque pulses effectively， shorten the control time， and improve the system stability. The design has a certain engineering reference and application value.

Keywords： brushless DC motor; fuzzy control; FPGA; fuzzy PID; closed?loop control; torque pulse restraint

0 引 言

随着工业技术的不断发展，无刷直流电机在工业中的应用越来越广泛，人们对无刷直流电机的控制时间和精度提出了更高的要求。传统的直流电机控制系统集成度低、硬件资源消耗较大，而且易受外界环境影响，难以实现复杂的算法。同时，常规的PID控制算法参数比较固定、控制精度也不高[1?3]。

根据现代工业的需要，本文设计实现了一种高精度无刷直流电机模糊控制系统，控制器采用体积小而且能实现复杂算法的FPGA芯片，控制算法采用一种新的参数自动随系统状态变化而变化的PID算法。运用硬件语言设计了控制中需要的各个模块，在Quartus Ⅱ软件下对各个模块进行验证，最后应用FPGA硬件平台对无刷直流电机模糊控制系统进行验证。通过实验数据分析，该系统能够有效地抑制转矩脉冲，同时缩短了控制时间，提高了系统的稳定性[4]。……