基于DSP的无刷直流电机智能控制系统研究

　　3控制系统设计

　　3.1 系统方框图

控制系统采用速度、电流双闭环控制，速度环的作用是增强系统对负载变化的抗干扰能力，抑制转速波动，为提高系统的动态和静态性能，速度环控制器采用模糊自整定PID控制算法。电流环使电流紧紧跟随速度控制器的输出，对系统的扰动起抗干扰作用，为此电流环控制器采用PID控制算法，DSP通过速度环和电流环实时调节PWM的占空比来实现转速的控制。模糊自整定PID与PID控制算法的有效结合，使系统具有较强的适应性，确保速度主被控量的控制质量。

控制系统方块图如图2所示，其中nr为系统速度给定量；Un为速度控制器输出的控制量；Ui为电流控制器输出的控制量；UKf为电流环反馈量；Uk为功率模块
功率模块

　　功率模块是功率电子电力器件按一定的功能组合再灌封成一个模块。 [全文]

输出的控制量；nnf为速度环反馈量；n为速度环的被控量。

　　3.2 模糊子集及隶属函数

　　速度环控制器的转速给定nR和转速反馈值nnf的误差e（E）和误差变化率ec（EC）作为模糊控制器的输入，以Kp、Ki、Kd作为输出，找出PID与误差E和误差变化率EC的模糊关系，运行中不断检测E和EC，再根据模糊控制控制原理对PID进行在线调整，以满足不同的E和EC下被控过程对△Kp、△Ki、△Kd的要求。

　　模糊子集为E=EC=△Kp=△Ki=△Kd=xNB，NM，NS，ZE，PS，PM，PBy=x负大，负中，负小，零，正小，正中，正大y；输入变量论域为E=EC=x-3，-2，-1，0，1，2，3y；输出变量论域为△Kp=x-0.3，0.3y，△Ki=x-0.08，0.08y，△Kd=x-3，3y。隶属度函数采用灵敏性较强的三角函数，E、EC隶属度函数如图3所示。

　　3.3 模糊控制规则设计

　　速度环模糊控制规则采用if（条件） and then（结果）的形式表达，根据经验并通过反复调试得到下述49条控制规则，模糊控制规则如表2所示。

　　（1） if E is NB and EC is NB then △Kp is PB，△Ki is NB，△Kd is PS；

　　（2） if E is NB and EC is NM then △Kp is PB，△Ki is NB，△Kd is NS；

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　　（49） if E is PB and EC is PB then △Kp is NB，△Ki is PB，△Kd is PB。

　　3.4 模糊推理与模糊判决

　　根据模糊控制规则，求出△KP、△Ki、△Kd的隶属度P△K、i△K、d△K；采用加权平均法计算出输出量△Kp、△Ki、△Kd的确定值；再将Kp、Ki、Kd的代入PID控制算法中，计算出速度环输出的控制量Un，完成了PID参数的在线自整定过程。

　　T=10ms为采样周期。