唐 伟 王立忠 庄 健 王庭凯

西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安，710049

0 引言

无刷直流电机(brushless DC motor, BLDCM)因具有扭矩大、结构紧凑、功率密度高等优点，在军事、航空航天、工业产品、精密机床、医疗器械、汽车、家用电器和办公自动化等领域中应用广泛[1-3]。传统PID控制、模型参考自适应控制[4]、滑模控制[5]、模糊自调节控制[6]等依赖系统模型，同时面对干扰和高频噪声时表现不尽如人意。小波变换目前已广泛用于电机建模、分析和控制[7-9]，实现了信号去噪[10]和BLDCM转速的估算[11]。PARVEZ等[12]和KHAN等[13]先后提出并实现了用于电机转速控制的小波多分辨PID(multi-resolution PID,MRPID)控制器。然而，以上研究仅对MRPID控制器进行调速性能验证，没有具体分析MRPID控制器同时处理高、低频信号时的表现，并且MRPID控制器参数不具备自适应性，因此一些研究者[14-15]将小波变换与神经网络相结合，但网络训练、网络结构层数较复杂、运算量大[16]。模糊控制算法结构简单，适用于复杂、非线性系统控制。本文提出无刷直流电机转速的模糊自整定MRPID控制方法，分析验证MRPID同时处理高、低频信号的优势，同时利用模糊控制实现MRPID控制器的参数自整定，通过仿真和对比实验验证所提控制器的性能。

1 BLDCM动力学分析及MRPID控制原理

1.1 BLDCM动力学分析

本文提出的控制算法用于BLDCM的转速控制。BLDCM具有梯形分布磁通和反电动势，所使用的永磁材料的磁导率通常与空气相近，可认为电机的等效气隙长度为常数。在假设电机磁路非饱和、不计涡流与磁滞损耗的条件下，电压回路方程如下：