基于模糊神经网络辨识技术的无刷直流电动机控制系统研究

摘要

系统辨识一直是控制器设计的一个重要手段,但随着系统的复杂度、非线性和不确定性越来越高,传统的辨识方法已经变得难以胜任.模糊神经网络辨识技术由于其自身的特性,它对非线性和不确定性有较强的适应能力,因此能有效地辨识复杂和病态结构的系统.另一方面,无刷直流电动机具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列特点,又具有直流电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点,在很多场合有广泛的应用前景,成为了国内外研究的热点.该文设计了基于MC68HC908MR8和PC33896的永磁无刷直流电动机控制系统,并编制了相应的操作和控制软件.在此基础上,运用先进的模糊神经网络辨识技术建立了较为精确的无刷直流电动机的数学模型.通过此模型,整定了无刷直流电动机PID控制器的参数,并将这些参数用于无刷直流电动机的PID控制,取得了良好的控制效果.与此同时,该文还设计了无刷直流电动机的模糊控制器,并进行了仿真研究.结果表明,该模糊控制器的性能优于PID控制.最后,该文提出了在实际控制软件中的模糊控制器的实现方法.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1复杂系统模型辨识技术

1.1.1引言

1.1.2模糊系统辨识技术

1.1.3模糊神经网络

1.1.4发展趋势

1.2主要研究内容和论文结构

1.3本章小结

第二章 永磁无刷直流电机的原理和驱动

2.1无刷直流电动机的发展概况

2.2永磁无刷直流电动机的基本组成

2.3霍尔位置检测器

2.4无刷直流电动机的运行原理

2.5永磁无刷直流电动机的控制原理

2.6永磁无刷直流电动机控制的研究近况

2.7本章小结

第三章 无刷直流电动机控制系统的硬件设计

3.1 M68HC908MR8概述

3.2 PC33896简介

3.3系统硬件结构

3.3.1液晶显示电路

3.3.2驱动电路

3.3.3前置驱动电路

3.3.4单片机及外围电路

3.4硬件抗干扰措施

3.5实验结果

3.6本章小结

第四章无刷直流电动机控制系统的软件开发

4.1控制软件设计的主要思想

4.2控制软件的框架和流程

4.2.1主程序流程图

4.2.2主要中断子程序流程图

4.3软件抗干扰措施

4.4转速的计算

4.4.1转速计算的三种方法

4.4.2快速转速计算

4.5浮点乘法和除法

4.6本章小结

第五章无刷直流电动机模糊模型的辨识

5.1转速的校正

5.2采样时间间隔的确定

5.3输入信号的产生

5.4模型数据的采集

5.5输入变量的选择

5.6系统模型的辨识

5.7本章小结

第六章无刷直流电动机闭环控制系统的实现

6.1 PID控制器模块

6.2控制对象模块

6.3整个闭环系统模块

6.4闭环系统参数的整定

6.5 PID控制器的实际形式

6.6闭环控制软件

6.7模糊控制系统结构

6.8模糊推理系统

6.9模糊控制系统的阶跃响应

6.10模糊控制系统的实际应用

6.11堵转问题研究

6.12本章小结

第七章总结与展望

7.1本文的主要工作

7.2进一步工作的设想

7.2.1应用方面

7.2.2研究方面

参考文献

附录

致谢