基于神经网络PID控制的无刷直流电机调速系统研究与设计

摘要

本文以基于神经网络PID控制的无刷直流电机(简称BLDCM)调速系统研究与设计为主题开展研究,以期对神经网络控制技术和BLDCM调速控制技术的发展起到积极的作用.针对传统BP神经网络存在收敛速度慢、容易陷入局部极小、网络的学习记忆具有不稳定性等局限,本文通过引入模糊控制,实现了学习率在线自调整,对传统BP网络进行了有效改进.为了提高BLDCM调速系统的性能,本文将神经网络与PID有机结合,构成单神经元PID控制器和基于BP网络的参数自整定PID控制器,以克服常规PID控制存在的不足,仿真研究表明上述两种神经网络PID控制器优于传统PID控制器.在理论分析和仿真研究的基础上,本文采用单神经元自适应PID控制算法,进行了基于Intel 80C196KC的无刷直流电机直接数字控制系统的软硬件设计,并进行了系统运行实验研究.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1无刷直流电机概述

1.1.1无刷直流电动机的基本结构

1.1.2无刷直流电动机的工作原理

1.1.3无刷直流电动机简单数学模型

1.2无刷直流电机的发展历史和研究现状

1.3神经网络控制在电气传动中的应用

1.4本文的选题意义及主要工作

1.4.1本文的选题意义

1.4.2本文的主要工作

第二章基于模糊逻辑的学习率自调整BP神经网络研究

2.1引言

2.2传统BP神经网络

2.3基于模糊逻辑的BP神经网络

2.3.1常规模糊控制的结构和原理

2.3.2模糊逻辑改进BP神经网络的实现

2.4改进BP神经网络的仿真研究

2.5本章小结

第三章无刷直流电机神经网络PID控制研究

3.1引言

3.2常规PID控制器

3.3无刷直流电机单神经元自适应PID控制器研究

3.3.1单神经元自适应PID控制器的构成和算法

3.3.2单神经元自适应PID控制器的仿真研究

3.4基于BP网络的PID控制器在无刷直流电机调速系统中的应用研究

3.4.1基于BP网络的PID控制器的构成和算法分析

3.4.2基于BP网络的PID控制器的仿真研究

3.5神经网络PID控制在无刷直流电机位置伺服系统中的应用研究

3.6本章小结

第四章基于单神经元自适应PID控制的无刷直流电机直接数字控制系统设计

4.1引言

4.2无刷直流电机直接数字控制系统硬件设计

4.2.1系统硬件结构

4.2.2单片机及其扩展电路设计

4.2.3功率变换电路及其驱动电路的设计

4.2.4电源电路

4.2.5辅助电路设计

4.3无刷直流电机直接数字控制系统软件设计

4.3.1软件设计部分概述

4.3.2主程序

4.3.3中断程序

4.3.4辅助部分

4.3.5单神经元自适应PID控制算法的单片机实现

4.4运行实验及分析

4.4.1程序调试体会

4.4.2实验结果及分析

4.5本章小结

第五章总结与展望

参考文献

致谢