- 基于DSP的三相8极无刷直流电机控制设计

　　3 转速调节子程序

　　釆用改进单神经元自适应PID控制算法实现转速的调节，算法可以对控制参数进行自适应调整，从而提高系统的抗干扰性和对环境的自适应性。算法表达式如下：

　　

　　式中，ηI、ηP、ηD分别为积分、比例、微分的学习速率；wi（k）为加权系数；K为比例系数，K》0；e（k）为速度偏差；De（k）为速度偏差的变化量。

　　算法的实现过程为：电机运行时，通过DSP的通用定时器可以获取相邻两次霍尔信号变化的时间间隔，从而计算出电机的实时转速。与给定速度比较，可以得到转速的偏差error。与上次得到的偏差error_1相减，可得偏差的变化量d_error。根据算法表达式，可以得到程序的流程图，如图4所示。

　　

　　图中，r为给定转速，y为电机反馈的实际转速，error和error_1为转速偏差，d_error为偏差的变化量，lr_p、lr_i、lr_d分别为比例、积分、微分的学习速率，wp、wi、wd、wp_1、wi_1、wd_1、wp_11、wi_11、wd_11、wadd为加权系数，K为比例系数，u和u_1为系统的输出。

　　4 实验结果与分析

　　4.1 PWM控制信号的测试

　　为了降低功率管MOSFET的功率损耗，采用上桥臂工作于PWM状态进行调压的控制方法，下桥臂工作于常通状态。如图5、图6分别为A相上桥臂和下桥臂的MOSFET工作波形。

　　

　　

　　4.2 转速信号检测

　　转速调节程序中首先采用传统PID控制算法，设置电机的运行时间为5 s，给定转速为2 500 r/min。电机开始运行，期间每隔50 ms计算一次转速，并保存在数组中，5 s后电机停止运行。转速调节程序采用改进单神经元自适应PID控制算法，重复上述实验，分别得到如图7、图8所示的速度响应曲线。

　　

　　

　　通过对比上面速度响应曲线，可以得出：在给定转速（2 500 r/min）下，采用传统PID控制算法，系统自空载启动到达稳态所需时间为0.6 s，且超调量较大，约为20%；采用改进单神经元自适应PID控制算法，系统自空载启动后在较短时间内（约0.2 s）进入稳定状态，超调量很小，仅为1%左右，此外，速度曲线的波动很小。

　　5 结论

　　本文以三相8极无刷直流电机为控制对象，设计了无刷直流电机控制系统，对主要硬件电路和软件程序做了详细设计，并给出了相应的电路原理图和程序流程图，其中转速调节算法采用改进单神经元自适应PID控制算法。实验表明，所设计的无刷直流电机控制系统是可行的，转速调节采用改进单神经元自适应PID控制算法，可以使无刷直流电机的响应时间更短，超调量和波动更小，达到了预期目的。

　　作者：岳学磊，白 鹏，杨瑞坤，华伟民

　　参考文献

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　　［5］ 夏长亮，郭培健，史婷娜，等．基于模糊遗传算法的无刷直流电机自适应控制［J］．中国电机工程学报，2005，25（11）：129-133．

　　［6］ 胡云宝，王加祥，曹闹昌．基于RBF神经网络无刷直流电机调速系统［J］．微电机，2013，46（1）：63-66.

　　2016年电子技术应用第4期

 

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