基于改进遗传优化模糊PI算法的无刷直流电机控制研究

摘要

为了解决无刷直流电机控制方案的优化问题，以其数学模型为基础进行了分析。由于其模型是个复杂多变的非线性系统，因此，提出了改进遗传优化模糊PI控制方法。通过分析传统模糊控制以及存在的缺点，采用遗传算法对隶属度函数和模糊控制规则同时进行优化，并改进了遗传算法设计过程中影响控制性能的不合理因素，最终利用改进遗传优化模糊PI控制方法设计了新型速度控制器。
　　针对提出的新方法进行了系统仿真，又设计完成了基于DSP和GUI的综合实验平台，对无刷直流电机的改进遗传优化模糊PI控制系统进行了验证，证明了其合理有效。
　　研究结果表明:改进遗传优化模糊PI控制器具有响应速度快，无超调等特性，鲁棒性和抗干扰能力强，电机动、静态性能得到明显改善。新型控制方法有效提高了无刷直流电机控制性能，并为无刷直流电机高性能控制的理论研究和实际应用提供了新的思路。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 无刷直流电机当今研究状况

1．3 智能控制理论的发展与现状

1．4 本文研究内容

2 无刷直流电机工作原理及其模型分析

2．1 基本结构

2．1．1 电机本体结构

2．1．2 位置传感器

2．1．3 电子开关线路

2．2 工作原理

2．3 数学模型

2．3．1 电压方程

2．3．2 转矩方程

2．3．3 运动方程

2．3．4 传递函数

2．4 本章小结

3 改进遗传优化模糊PI控制器设计

3．1 模糊PI控制器设计

3．1．1 模糊控制

3．1．2 模糊PI控制器总体设计

3．1．3 模糊化设计

3．1．4 控制规则表

3．1．5 模糊推理输出的求解

3．1．6 解模糊方法选择

3．2 改进遗传优化模糊PI控制方法

3．2．1 遗传算法

3．2．2 染色体编码

3．2．3 适应度函数

3．2．4 选择算子

3．2．5 交叉算子

3．2．6 变异算子

3．2．7 改进遗传优化结果

3．3 本章小结

4 无刷直流电机控制系统仿真

4．1 控制系统设计

4．2 构建系统仿真模型

4．2．1 电机主体模块

4．2．2 优化后的模糊控制模块

4．2．3 速度模块

4．2．4 电流模块

4．3 仿真结果与分析

4．4 本章小结

5 控制系统平台设计

5．1 主控芯片DSP介绍

5．2 控制系统整体硬件设计

5．2．1 电平转换电路

5．2．2 驱动功率主电路

5．2．3 转子位置检测电路

5．2．4 电流采样电路

5．2．5 过流保护电路

5．2．6 其它电路

5．3 系统软件设计

5．3．1 主程序设计

5．3．2 位置与速度信号处理

5．3．3 速度调节

5．3．4 电流调节

5．4 本章小结

6 GUI设计

6．1 无刷直流电机GUI功能

6．2 GUI基本功能模块

6．2．1 串口设置

6．2．2 系统设置

6．2．3 转速设置

6．2．4 数据选择

6．2．5 采样时间

6．2．6 动态数据

6．3 本章小结

7 系统调试与实验分析

7．1 实验系统调试

7．2 实验结果与分析

7．3 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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