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智能控制在无刷直流电机控制中的应用

发布日期: 2018-7-25 15:41:39 浏览次数:300


无刷直流电机具有结构简单、运行可靠、功率密集高、调速性能和机械特性好等特点,得到越来越广泛的应用。由于BLDCM是一个非线性、变量多、强耦合的系统,采用经典的控制理论很难满足实际的要求,而智能控制系统具有自学习、自适应、自组织等功能,能够解决模型不确定性、非线性控制以及其他较复杂的问题。因此采用现代智能控制策略成为BLDCM的发展趋势。

BLDCM的结构和工作原理

无刷直流电机有电动机本体、转子位置检测装置和电子换向器(逆变器和控制器)三个部分组成。在无刷直流电机,当定子绕组的某一相通电时,改电流所产生的磁场与磁极所产生的磁场相互作用,驱动转子转动,再由位置传感器将转子位置变换成电信号,去控制逆变器,从而使定子各相绕组按照一定序号导通,定子相电流随转子位置的变化而按一定得次序换相。由于逆变器的导通次序是种子转角同步的,因而起到了与有刷直流电机换相器相同的换相作用。

无刷直流电机BDLCM的智能控制有很多种,例如模型参考自适应控制,模糊控制,灰色控制,滑模变结构控制,神经网络控制,人工免疫控制,其他智能控制方法。每个控制方式都有优缺点,目前按照我司现有的控制方式,简单介绍以下几个模型控制

  1. 无刷直流电机模型参考自适应控制

模型参考自适应控制(MRAC)是目前应用最成熟的一种自适应控制,MRAC的基本原理就是将被控对象的输出与参考模型产生期望的性能指标,MRAC具有不需要控制对象的精准数据模型,也无需进行参数辨识,容易实现和自适应速度快的优点。缺点是对负责的快速变化比较敏感,为此可以将其他控制方法与MRAC相结合以活得更好的控制性能。

2.无刷直流电机模糊控制

模糊控制具有不依赖于对象模型 ,用语言变量描述系统特点,并依据系统的动态信息和模糊控制规则进行推理以获得的是的控制量,因而具有动态响应好、超调小、硬件的实现比较简单、鲁棒性强的特点。目前常见的基本模糊控制有模糊PID控制,模糊PID双控制,模糊PID自适应控制。模糊PID双控制原理设定一个误差给定值,根据反馈与基准值值误差大小来实现模糊控制与PID控制的切换,从而使控制系统得到良好的动态系能和稳定性能,实现了模糊控制与PID控制的优势互补,模糊PID自适应控制原理就是模具规则对PID的控制器的参数实现在线整定,完善PID控制的性能。


3.无刷直流电机的其他智能控制方法

应用于无刷直流电机BLDCM的智能控制方法有很多,除了一些常用的几种智能控制方法进行分析,其他的智能控制方法还有鲁棒控制、自抗扰控制等。自抗扰控制(ADRC)是一种不依赖与系统模型的新型非线性控制器,具有超调低,收敛速度快、精度高、抗干扰能力强机算法简单等特点。

本文分析了常见应用于BLDCM德几种智能控制方法在无刷直流电机的应用现状。在实际应用中,根据被控制对象的性能要求、系统软、硬件的实现情况等因素来综合控制方法,从而获得理想的控制效果

由于采用单一智能控制方法难免有它的局限性。因而,在现有的控制策略基础,或进一步反战新的智能控制策略是未来智能控制方法的发展方向。


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