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基于微粒群算法优化的模糊PID的无刷直流电机调速控制系统的研究

作　者: 张焕琪
导　师: 姚福安
学　校: 山东大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无刷直流电机脉冲宽度调制自适应模糊PID控制器微粒群算法
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

无刷直流电机由于具有结构简单、运行可靠、维护方便等一系列直流电机的优点,以及运行效率高、无励磁损耗、调速性能好等交流电机的诸多优点,而被广泛应用于工业控制各个领域中的中小功率调速系统中。但无刷直流电机也存在转矩脉动、速度不稳定的情况,为此,本文研究了无刷直流电机的控制技术及调速方法,以期获得更加合理的控制效果。常规PID控制器和模糊控制技术在理论和工程实践方面均得到了广泛应用。结合两者的优势,采用模糊控制在线调整常规PID控制器的参数,就是自适应模糊PID控制器的基本思想。然而,由于模糊控制器实质上是一种基于专家经验的非线性控制器,缺乏准确确定各模糊集的隶属度函数和模糊控制规则的设计及调整方法。为此,本文提出基于微粒群优化算法(PSO)的自适应模糊PID (PFPID)设计。PSO是一种基于群体智能的优化算法,算法简洁,易于实现,能够实现在复杂的解空间中寻找最优解的目的。将PSO算法应用于模糊控制器的设计中,可以在线自动调整模糊控制器的量化因子Ke、Kec和比例因子Ku,进而调整PID的三个参数kp、ki和kd,较好地实现系统快速一无超调的动态性能。因此,本文首先详尽介绍了无刷直流电机的基本组成、基本工作原理及数学模型,在分析了基本模糊控制理论、常规PID控制器存在问题的基础上,利用微粒群算法的优势,根据调速系统的要求,设计了微粒群算法优化的自适应模糊PID控制器。在Matlab2009a/Simulink窗口下,建立了基于微粒群优化的自适应模糊PID的无刷直流电机调速系统的仿真模型,研究了电机的启动、调速以及改变负载的运行情况。本文还将本系统与采用常规PID控制器的调速系统进行了对比分析,结果证明：本系统具有更好的静、动态性能,并且对系统参数和负载扰动变化都有较强的适应能力,取得了较好的控制效果。

基于微粒群算法优化的模糊PID的无刷直流电机调速控制系统的研究

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