电机转速模糊pid控制

Posted 2022-08-04 studyer_domi

1、内容简介

电动教练车智能电机控制器开发研究
435-可以交流、咨询、答疑

2、内容说明

随着国民经济与汽车工业的快速发展，汽车已成为一种普遍的交通工具，而驾驶技能也成为一种必备的能力，因此驾校教练车的需求不断增多。另一方面，传统的燃油汽车面临着环境与能源的双重问题，加之教练车低速运行工况的特点，会排放出更多的汽车尾气，所以零排放电动教练车的研发与使用势在必行。

根据教练车特点，对比普通电动汽车操控特性，确定电动教练车驱动系统布置形式，根据驱动电机工作要求，对比传动系中关键部件电动机的种类，选择驱动电机型号并介绍电动机调速原理，完成电动教练车动力系统结构设计。再根据教练车控制器功能要求，选用飞思卡尔单片机完成电机控制器硬件电路的设计，主要包括最小系统电路，电源电路，输入输出信号处理电路以及电机驱动电路，为软件编程提供硬件支撑。将 PID 与模糊控制相结合设计出模糊自适应PID 控制器，实现并优化电机转速的闭环控制过程，在 SIMULINK 建立控制器模型并仿真转速变化过程。最后，制定电动教练车控制策略，根据控制策略制定主程序以及各模块流程图，实现车辆的起步、怠速、加速运行工况，电机、控制器的保护以及模拟燃油车离合器操作的功能，完成程序的编写。并通过试验测试设计好的控制器功能，验证控制流程以及算法的可行性与合理性。

结果表明，控制器能够实现电动教练车起动、怠速、加速、减速、硬件保护功能并能模拟燃油教练车起步过程中离合器操作不当造成的停车现象，满足电动教练车的控制要求。

关键词：电动教练车；电机控制器；模糊自适应 PID 控制；SIMULINK 建模

直流电动机因为性能稳定、调速性良好，在工程实践中得到广泛认可与应用，而对直流电动机控制算法的改进也越来越成为人们研究的重点，从传统的晶闸管整流电动机技术到经典与现代控制，再到智能控制，控制理论和技术已经相当完善并在不断蓬勃发展。电动机控制主要采用常规 PID 控制技术，它是电机控制中使用时间最早与最久的控制策略，它具有控制算法简单、出错率低和稳定性强等优点，它的使用量已经占据了工业控制总量 90%以上的比例[37]。除此之外，控制策略又出现了各样基于 PID 的智能控制策略，如专家系统、神经网络、模糊逻辑、灰色系统理论等，其与 PID 融合并衍生出各种智能 PID 类控制器，大大改进了传统 PID 的控制性能[38]。

本文中采用的是模糊自适应 PID 控制算法，它与传统 PID 算法相比，对被控对象的非线性、时变性和不确定性具有很好的控制效果，且不需要建立控制过程精确的数学模型，对数学模型依赖性弱。因此将两者结合，使得系统即具有 PID 控制精度高的优点， 又有模糊控制的强应变性。

由于车辆动力学系统具有很大的非线性，其参数变化使得单一的比例、积分、微分控制很难满足快响应、高精度的要求，因此引入模糊控制规则以提高系统的鲁棒性。
4.2.1模糊逻辑控制介绍

模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)，建立在人工经验基础之上。人们在处理事务的过程中，可以凭经验对不同的复杂过程进行控制，如果能将这些经验用文字一条条总结出来，就可以得到一种定性但不够精确的控制规则，然后用数学的方法将其定量化的转换为模糊控制算法，即可形成模糊控制理论[39]。
模糊控制理论以模糊语言变量、模糊集合论以及模糊逻辑推理为基础，模拟人大脑
的近似推理与决策过程。它的特点为：
(1)模糊控制理论算法虽然是运用模糊集合理论算法，但控制规则却是定量的、确定的条件语句[40]。
(2)模糊控制理论不需要建立被控对象精确的数学模型，建立精确的数学模型对某些系统而言非常困难，甚至不可能。
(3)与其他的控制理论不同，模糊控制的核心是行为规则库。由于自然语言表述的规则更加接近人的思维方式以及推理习惯，便于使用人员的理解与应用，得到更有效的控制效果。
(4)从软件编写的角度出发，模糊控制理论其实是一系列条件语句构成的软件控制器。
通过模糊逻辑的运算，计算机便可以像人的大脑那样处理模凌两可的数据与信息， 进行决策与过程控制。

3、仿真分析

 

 

 

4、参考论文

略