摘 要： 針對傳統(tǒng)PID控制器在無刷直流電機控制時的魯棒性差,、精度低等缺點，在分析BLDCM數(shù)學模型的基礎上,，設計了RFBNN自適應PID控制器應用于無刷直流電機控制系統(tǒng),。通過Matlab/Simulink環(huán)境下的仿真實驗表明，與傳統(tǒng)的PID控制方法相比,，該方法大大改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性,，減小了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高了系統(tǒng)的自適應能力和抗干擾能力,，滿足了系統(tǒng)的控制性能要求,。
關鍵詞： 無刷直流電機；自適應控制,；Matlab/Simulink
無刷直流電機BLDCM（Brushless DC Motor）體積小,、重量輕、效率高,，在性能上保持了普通直流電動機的優(yōu)點,，且克服了有刷直流電機機械換向帶來的一系列缺點,，因此在國民經(jīng)濟的各個領域[1]得到廣泛應用。
傳統(tǒng)PID控制原理簡單,、使用方便,，但依賴于被控對象精確的數(shù)學模型，對于無刷直流電機的多變量,、非線性時變,、強耦合的系統(tǒng)[2]難以達到很好的控制效果。本文將RBF神經(jīng)網(wǎng)絡自適應算法應用于PID控制中,，能夠有效克服傳統(tǒng)PID控制器在被控對象具有非線性,、時變不確定性和難以建立精確的數(shù)學模型時出現(xiàn)的參數(shù)整定不良和性能欠缺等缺陷，具有強魯棒性和好的自適應性,，使控制器適應被控對象參數(shù)的任何變化,，能達到很好的控制效果。
1 BLDCM的數(shù)學模型
無刷直流電機[3-4]可以看作是一臺用電子換相裝置取代機械換相的直流電動機,，它由電動機本體,、驅(qū)動控制電路和轉子位置檢測器等主要部分構成，其原理框圖如圖1所示,。
無刷直流電機采用兩兩導通的三相六狀態(tài)的通電方式,，為簡化模型的建立和分析，作如下假設：
?。?）磁路不飽和,，不計渦流和磁滯損耗。
?。?）忽略齒槽效應,，三相對稱的星形繞組均勻分布于光滑定子內(nèi)表面。
?。?）不考慮電樞反應，氣隙磁場分布近似梯形波,，平頂寬度近似120°電角度,。
（4）轉子上沒有阻尼繞組,，永磁體不起阻尼作用,。
則三相電壓平衡方程為：
2.2 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡
RBF網(wǎng)絡是一種三層前向網(wǎng)絡，由輸入層,、隱含層和輸出層組成,。從輸入層到隱含層的變換函數(shù)的映射為非線性，從隱含層到輸出層的映射為線性,，可通過調(diào)整權系數(shù)來改變網(wǎng)絡的輸出,，從而加快學習速度,，避免局部極小值的問題。其拓撲結構如圖3所示,。
從圖4,、圖5可以看出，本文設計的基于RBFNN自適應PID控制方法,，不僅使無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的響應速度快,、超調(diào)量小、控制精度高,，且對外界干擾波動很小,，自適應能力很強，穩(wěn)定性能好,。
針對無刷直流電機轉速控制中的高度非線性時變性,、多變量難以控制的問題，本文提出了基于RBFNN自適應PID控制的方法,。該方法充分利用了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性逼近能力強,，實時性好，輸出誤差小等優(yōu)點,，實時地調(diào)整PID控制參數(shù)以實現(xiàn)最優(yōu)控制,。Matlab仿真結果表明，該控制方法不僅使系統(tǒng)達到了較好的動靜態(tài)特性,，而且在突加負載情況,，控制器仍能保持較好的控制效果，使系統(tǒng)具有便強的自適應能力,。
參考文獻
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