蔡展鹏，赵韡，冯昕宇，程浩田

(中北大学 山西省先进制造技术重点实验室，山西 太原 030051)

0 引言

无刷直流电机由于其具有高动态响应、高效率的特点，在机器人、电动汽车和光盘驱动等诸多领域得到了广泛应用。速度调节是实现电机精确速度控制和位置控制的重要方面[1]。自动化控制领域中, 非线性PID是目前应用较多的一种PID算法，但由于被控对象的复杂与多变性、外界干扰等问题，非线性PID控制对于电机的控制精度常常达不到要求。因此，对电机伺服控制系统的研究至关重要。

El-SAMAHY Adel A等[2]使用一种带有PID补偿器的模型参考自适应控制系统(MRAC)，研究其应用于无刷直流电机的情况，并与模糊自适应PID控制相比较，得出带有PID补偿器的MRAC对扰动有更强适应能力的结论。潘玉成等[3]将模糊控制与RBF神经网络结合，改善传统集合中模糊性扩大所产生的问题，有效提高了系统的控制性能与控制精度。罗娜等[4]研究直流电机的控制算法，提出模糊前馈PID的智能控制算法，但PID整定结果没有达到最优，最终的控制效果还可以进一步优化。王迪等[5]将非线性PID控制应用于微型燃气轮机，一定程度提高了微型燃气轮机工作的稳定性，但对于非线性PID的组合还有待优化。

本文提出一种新型控制系统：基于模糊内核的改进非线性PID(improved non-linear PID, INLPID)控制系统。针对非线性PID的缺陷，通过分析系统反馈信号、划分误差的非线性区间，设计出误差饱和函数，提出了基于误差累积调节的改进非线性PID算法，并结合模糊算法的思想，对改进非线性PID系统的反馈增益系数进行在线调整，提高了系统在阶跃响应中的响应速度并减小了稳态误差，增加了伺服系统的控制精度与鲁棒性。……