基于滑模變結(jié)構控制的無刷直流電機雙閉環(huán)控制研究.pdf

1、隨著電機理論和科學技術的不斷進步，使用電子裝置換相的無刷直流電機逐漸被人們所熟悉，它解決了之前直流電機由于換向器和電刷而導致的電機損耗、摩擦嚴重等諸多問題。無刷直流電機憑借其良好調(diào)速性能、高效率、輸出轉(zhuǎn)矩大、體積小等優(yōu)點，在現(xiàn)代控制與智能控制領域以及人們的日常生活中發(fā)揮著巨大作用。本文把無刷直流電機作為研究對象，重點對使用在電機轉(zhuǎn)速上的不同控制策略進行研究，實現(xiàn)并提供一種穩(wěn)定實用的無刷直流電機雙閉環(huán)結(jié)構下的轉(zhuǎn)速控制方案。
　　首先

2、，對無刷直流電機的構成和工作原理進行了介紹，分析了電機復雜的數(shù)學模型，并對無刷直流電機所具有的運行特性進行了闡述，以及說明了轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)結(jié)構在電機調(diào)速方面起到至關重要的作用。
　　其次，研究不同控制策略下無刷直流電機的調(diào)速性能，這里包括滑模變結(jié)構控制器以及RBF神經(jīng)網(wǎng)絡滑模變結(jié)構控制器的設計。由于無刷直流電機不是一個線性系統(tǒng)，它具有復雜度高、參數(shù)多等特點，易受內(nèi)部參數(shù)與外部擾動干擾。以前的PID控制由于過分依靠對象模型容易受各種

3、因素的影響，不能對電機的轉(zhuǎn)速進行精確調(diào)節(jié)。在非線性對象系統(tǒng)中滑模變結(jié)構控制擁有強魯棒性、快速響應等優(yōu)點，對電機的速度調(diào)節(jié)來說是一個不錯的選擇?；Ｗ兘Y(jié)構控制器的設計從電機動力學方程、滑模變量以及控制律等幾方面著手，并最終對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行研究分析，得到滑模變結(jié)構控制器的表達式。由于滑模變結(jié)構控制會產(chǎn)生抖振，本文采用神經(jīng)網(wǎng)絡來降低它，從而提高控制的性能。學習能力強是神經(jīng)網(wǎng)絡最重要的一點，除此之外還具有很強的映射能力尤其處于非線性的系統(tǒng)中，

4、把它應用在滑模變結(jié)構控制器上能夠?qū)崿F(xiàn)更好的滑模變結(jié)構控制器。設計經(jīng)過RBF神經(jīng)網(wǎng)絡改造過的滑模變結(jié)構控制器的表達式，通過調(diào)節(jié)隱層節(jié)點的寬度、神經(jīng)網(wǎng)絡的權重等參數(shù)使電機實際轉(zhuǎn)速能夠更好地跟蹤期望轉(zhuǎn)速，從而使在雙閉環(huán)結(jié)構下的無刷直流電機控制系統(tǒng)具有更好的調(diào)速性能。
　　最后，根據(jù)理論設計出滑模變結(jié)構控制器以及經(jīng)過RBF神經(jīng)網(wǎng)絡改造過的滑模變結(jié)構控制器之后，分別利用大量的仿真和實驗結(jié)果來驗證理論研究設計的正確性。通過在Matlab/Si

5、mulink上編寫代碼和對電機控制系統(tǒng)建模來仿真對比不同控制策略，仿真現(xiàn)象表明控制器設計是合理的且能說明控制器之間的差異性。通過對硬件部分的制作以及軟件程序編寫來搭建實驗平臺，在上位機上能夠觀察到不同控制策略下的波形，且表明RBF神經(jīng)網(wǎng)絡滑模變結(jié)構控制器在電機調(diào)速方面的效果好于普通滑模變結(jié)構控制器，而普通滑模變結(jié)構控制器好于PID控制器。不同波形曲線之間的差異符合預期結(jié)果，說明了設計的控制器在實際中的可行性，為無刷直流電機的應用領域提供