基于自整定模糊PID控制器的SRM调速系统
惠鸿忠1，陈莲2
(1聊城大学，山东聊裁252059；2山东第二技术学院，山东聊城252027)
摘要：以数字信号处理器为主控芯片，建立了开关磁阻电动机调速(SRD)控制系统，设计了自整定模糊PID控制器，实现了开关磁阻电动机转速的实时控制。实验证明，自整定模糊PID控制器兼有模糊控制器和PID控制器的优点，能有效减小系统超调，缩短系统调节时间，提高系统稳态精度，它是一种有效的控制算法，具有较高的应用价值。
关键词：自整定模糊PID控制器；开关磁阻电动机；DSP；调速系统
中图分类号：TM352 文献标识码：A 文章编号：1004—7018(2010)04—0045—03
0引言
融开关磁阻电动机、现代电力电子技术与控制技术于一体的开关磁阻电动机调速(SRD)系统具有电机结构简单，成本低廉，系统可靠性高，调速范围广，可以实现高起动转矩和低起动电流等优点，是一种****发展潜力的新型电机调速系统[1]。但是，由于开关磁阻电动机具有严重的非线性及变结构、变参数特点，难以建立精确的数学模型，且在不同的控制策略下其参数、结构都是变化的，因此固定参数的PID控制方式难以获得理想的控制性能[2]。模糊控制是目前应用较多的一种智能控制方法，无需被控对象准确的数学模型即能实现较好的控制效果。其特点是当工作条件在大范围内变动时，动态响应快，超调小，且具有很好的鲁棒性。但模糊控制的系统中又很难消除稳态误差，而且在变量分级不够多的情况下，常常在平衡点附近会有小的振荡现象[3]。针对以上情况，本文在参考一些模糊控制和模糊PID控制算法[4-5]。的基础上，设计了采用自整定模糊PID控制器为速度调节器、以数字信号处理器
0引言
融开关磁阻电动机、现代电力电子技术与控制技术于一体的开关磁阻电动机调速(SRD)系统具有电机结构简单，成本低廉，系统可靠性高，调速范围广，可以实现高起动转矩和低起动电流等优点，是一种****发展潜力的新型电机调速系统[1]。但是，由于开关磁阻电动机具有严重的非线性及变结构、变参数特点，难以建立精确的数学模型，且在不同的控制策略下其参数、结构都是变化的，因此固定参数的PID控制方式难以获得理想的控制性能[2]。模糊控制是目前应用较多的一种智能控制方法，无需被控对象准确的数学模型即能实现较好的控制效果。其特点是当工作条件在大范围内变动时，动态响应快，超调小，且具有很好的鲁棒性。但模糊控制的系统中又很难消除稳态误差，而且在变量分级不够多的情况下，常常在平衡点附近会有小的振荡现象[3]。针对以上情况，本文在参考一些模糊控制和模糊PID控制算法[4-5]。的基础上，设计了采用自整定模糊PID控制器为速度调节器、以数字信号处理器系统中，TMS320F2407的功能是综合处理速度指令、速度信号以及电流传感器、位置传感器的反馈信息，通过PwM发生器向功率变换器一绝缘栅双极晶体管(IGBT)输出PwM信号，控制IGBT的工作状态，实现对sRM运行状态的控制。位置检测装置对SRM的转子位置进行检测，并将检测信号送入DsP的cAP单元，经处理后得到电机的速度和转向，从而完成速度环的闭环控制。电流检测装置用于检测电机的相电流，经隔离放大后，送入DSP的A／D接口，实现模拟量向数字量的转换，继而实现电流环的闭环控制。功率变换器的作用是为SRM的运行提供能量。
对于开关磁阻电机的控制，传统的方法是在起动和低速时采用电流斩波控制，高速时采用角度位置控制。其优点是可以通过合理选择参数，使得开关磁阻电机在整个运行范围内工作于较佳状态；但因存在模式转换，因而控制复杂，成本偏高。而采用PwM技术，固定导通角，对调速系统的功率开关实施斩波，实现调压调速，在整个速度范围内实现单一模式控制，控制简单、性价比高。TMS320F22107恰好带有PwM发生单元，可以产生8路具有可编程死区和可变输出极性的PwM信号。PwM信号经过光电隔离后输入到功率变换电路，用以控制电机的运行。
2自整定模糊PID控制器的设计
2．1控制器结构及工作原理
自整定模糊PID控制器由两部分构成，即常规HD控制部分和模糊推理的参数校正部分，如图2所示。
自整定模糊PID控制器的工作原理是：在运行中通过不断检测偏差e和偏差 |
