基于遗传模糊算法的无刷直流电机速度控制

摘要

无刷直流电机具有结构简单、可靠性高、便于维护、效率高、无励磁损耗等优点，到目前为止，无刷直流电机已应用于很多领域。因此，设计良好的高性能无刷直流电机控制器具有重要的现实意义和实用价值。本文针对无刷直流电机的速度控制问题展开研究。无刷直流电机是一种多变量、强耦合的非线性系统，传统的控制算法很难满足对它的精确控制的要求，对此本文提出了基于遗传算法优化的模糊控制器。
　　本文首先对无刷直流电机的基本结构和工作原理、数学模型和传递函数进行了分析。设计了无刷直流电机双环控制系统，外环为速度环，内环为电流环。电流环采用传统的PI控制器，速度环采用模糊遗传算法智能控制器，运用遗传算法对模糊控制器中的控制规则、隶属函数、量化因子和比例因子进行优化。MATLAB仿真结果表明基于遗传算法的模糊控制无超调、响应速度更快、稳定性更好。
　　本文采用的控制系统是北京精仪达盛科技有限公司生产的EL-SMCK实验箱，选用TI公司研制的TMS320F28335为驱动电机的控制芯片以达到无刷直流电机的高精确控制目的。对控制系统硬件总体结构和软件设计进行了研究。最后给出实验测试情况并对实验结果作了分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 无刷直流电机发展概况

1．3 本论文的主要工作及内容安排

第2章 无刷直流电机工作原理及数学模型

2．1 无刷直流电机的基本结构

2．1．1 无刷直流电机本体结构

2．1．2 转子位置传感器

2．1．3 电子换向电路

2．2 无刷直流电机的工作原理

2．3 无刷直流电机的数学模型

2．3．1 无刷直流电机的运行特性

2．3．2 无刷直流电机的传递函数

第3章 基于遗传算法的模糊控制器设计

3．1 模糊控制的基本原理

3．2 模糊控制器的设计方法

3．2．1 模糊控制器的模糊化

3．2．2 模糊关系与模糊推理

3．2．3 模糊控制规则的建立

3．2．4 模糊量的非模糊化方法

3．3 无刷直流电机的模糊控制器设计

3．4 改进的模糊控制器

3．5 遗传算法基本思想

3．6 遗传算法基本操作

3．6．1 编码

3．6．2 初始种群的生成

3．6．3 适应度函数的确定

3．6．4 遗传操作

3．6．5 控制参数

3．7 基于遗传算法的无刷直流电机的模糊控制器

3．7．1 遗传算法优化模糊控制器现状

3．7．2 遗传算法优化过程设计

3．7．3 遗传算法优化结果

第4章 无刷直流电机的仿真结果与分析

4．1 无刷直流电机的模糊控制

4．2 无刷直流电机的具有积分功能的模糊控制

4．3 无刷直流电机基于遗传模糊算法控制

第5章 基于DSP的无刷直流电机控制系统

5．1 控制系统硬件结构

5．2 系统控制策略设计

5．3 系统软件设计

5．3．1 系统软件总体设计

5．3．2 软件设计开发环境

5．3．3 主程序设计

5．3．4 中断程序设计

5．4 实验结果分析

5．4．1 实验系统

5．4．2 实验结果及分析

第6章 结论

参考文献

致谢