電動舵機是制導炮彈等飛行控制系統(tǒng)的重要組成部分,無刷直流電機作為其主要執(zhí)行機構(gòu),是一種多變量、非線性以及強耦合的復雜系統(tǒng)。為了獲得良好的控制性能,研究并設(shè)計一種基于速度環(huán)模糊參數(shù)自適應PID算法。分析彈載無刷直流電機的數(shù)學模型和運行特性并搭建其控制仿真模型;設(shè)計模糊系統(tǒng),以參考轉(zhuǎn)速與反饋轉(zhuǎn)速的偏差以及偏差變化率作為輸入,以參考電流值作為模糊系統(tǒng)的輸出,比較電機控制速度環(huán)分別使用傳統(tǒng)PI、PID與模糊參數(shù)自適應PID算法的控制效果。結(jié)果表明:所設(shè)計的模糊參數(shù)自適應PID算法使得電機在階躍響應下的上升時間僅約為5 ms,幾乎無超調(diào);對于正弦波以及斜坡函數(shù)同樣具有良好的跟蹤效果,具有較好的魯棒性且運行穩(wěn)定。 

【文章來源】：兵工學報. 2020,41(S1)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

ΔKi的輸出空間曲面

根據(jù)模糊關(guān)系的Mamdani定義，隸屬函數(shù)如(9)式所示:式中:x、y分別表示模糊論域上模糊集合A、B中的任意元素;μA(x)、μB(y)分別表示模糊論域上模糊集合A、B的隸屬度函數(shù)表示模糊集合A→B映射的隸屬度函數(shù)。

圖7所示為彈載電機基于速度環(huán)分別使用傳統(tǒng)PI、PID以及模糊參數(shù)自適應PID 3種控制算法下的轉(zhuǎn)速階躍響應曲線。設(shè)定電機的參考轉(zhuǎn)速為1 000 r/min，從圖7中可以看出，速度環(huán)PI控制下的BLDCM在啟動時具有一定的超調(diào)，其上升時間約為0.004 s，調(diào)節(jié)時間約為0.009 s，超調(diào)量約為6.91%;速度環(huán)PID控制下的系統(tǒng)無超調(diào)，但是其上升時間變長，約為0.01 s;最后速度環(huán)模糊參數(shù)自適應PID控制下電機的上升時間約為0.005 s，超調(diào)量僅約為0.1%.從圖7中提取0.008～0.011 s的數(shù)據(jù)，如圖7中放大區(qū)域所示，可以看出電機運行平穩(wěn)后速度環(huán)在PI控制下轉(zhuǎn)速存在較大的波動，且此波動一直存在，基于速度環(huán)的模糊參數(shù)自適應PID算法相比于傳統(tǒng)PID控制不僅可以較快地達到預設(shè)參考速度，而且轉(zhuǎn)速穩(wěn)定值更接近于預設(shè)轉(zhuǎn)速值。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3248532