【摘 要】
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无刷直流电机具有调速范围宽、输出转矩大、体积小、噪音低、电磁干扰小等优点,在医疗、工业工控等领域应用广泛。但由于无刷直流电机是一个多变量的非线性时变系统,模块间独
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无刷直流电机具有调速范围宽、输出转矩大、体积小、噪音低、电磁干扰小等优点,在医疗、工业工控等领域应用广泛。但由于无刷直流电机是一个多变量的非线性时变系统,模块间独立性较差,对其高精度控制难度较大,在一定程度上制约了其发展与应用。本文结合医用电动骨钻的研究,探索应用智能化控制策略提升无刷直流电机的控制性能。模糊控制不依赖于被控对象的精确模型,对于难以建立数学模型、非线性的控制对象有较好的适应性。将模糊控制与PID(Proportional-Integral-Derivative)控制结合形成的参数自整定模糊PID控制方法,可在控制过程中自动地调整PID控制器参数,控制系统较为灵活,但模糊规则和隶属度函数的确定通常需要依赖于专家经验,有一定的局限性。而模糊控制器的参数亦对控制系统的控制效果产生较大影响。本文使用粒子群算法来动态调整模糊控制器参数的方式来弥补模糊控制的不足。在深入研究粒子群优化算法的基础上,针对粒子群算法易陷入局部最优的缺点,提出了一种结合惯性权重非线性递减与分段时变学习因子,并且引进遗传算法思想的改进方法,设计了基于改进粒子群算法优化的模糊PID控制器,动态地调整模糊控制器的参数。最后将设计的智能PID控制器运用于无刷直流电机调速系统之中,仿真实验结果表明,该粒子群模糊PID控制器基本实现了快速无超调的控制要求,转速变换调节效果良好,实现了较宽范围内的无极调速,且系统在突加负载情况下转速稳定性较好,抗干扰能力较强。
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