基于DSP的直線電機(jī)模糊PID控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、直線電機(jī)因?yàn)槠涮赜械男阅?，現(xiàn)在廣泛的應(yīng)用于各種精密定位場(chǎng)合中。隨著定位精度和速度響應(yīng)的要求越來(lái)越高，一方面對(duì)直線電機(jī)的加工要求越來(lái)越嚴(yán)格；另一方面在直線電機(jī)加工好后，基本性能已確定，要使直線電機(jī)表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，這對(duì)控制系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。
　　 常規(guī)PID控制作為最早的控制策略，現(xiàn)在仍然廣泛應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)控制中。模糊算法是一種最近幾十年逐漸發(fā)展起來(lái)的智能控制策略，隨著支持模糊算法的硬件芯片的產(chǎn)生，模糊算法也越來(lái)越多的應(yīng)用于

2、各個(gè)領(lǐng)域。然而兩種算法仍有不足之處。常規(guī)PID控制一般適應(yīng)于控制對(duì)象模型已經(jīng)建立，并且是線性的情況下，實(shí)際上在許多場(chǎng)合，控制對(duì)象不是線性的，并且數(shù)學(xué)模型也不能建立，而且所處的工作環(huán)境干擾較多，如果只使用常規(guī)PID控制，達(dá)不到控制效果。模糊算法是一種非線性控制，能適用于非線性系統(tǒng)中，并且有較好的動(dòng)態(tài)性能和一定的抗干擾能力。但是模糊算法沒(méi)有固定的分析和建立模型的方法，只能通過(guò)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際控制過(guò)程得到模糊規(guī)則，這樣導(dǎo)致控制精度不是很高，存在

3、靜態(tài)誤差，不能適用于直線電機(jī)的高速高精度控制中。
　　 針對(duì)上述問(wèn)題結(jié)合本設(shè)計(jì)的永磁同步直線電機(jī)的高速響應(yīng)要求，本文在研究了PID控制和模糊控制的基礎(chǔ)上提出將兩種算法相結(jié)合構(gòu)建一個(gè)模糊PID控制器用于永磁同步直線電機(jī)的速度閉環(huán)，同時(shí)提出改進(jìn)型的模糊算法。本文完成了整個(gè)直線電機(jī)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括硬件平臺(tái)和軟件算法。硬件包括以DSP芯片為核心的控制板和以功率模塊IRAMS10UP60B為核心的驅(qū)動(dòng)板。軟件算法包括三個(gè)閉環(huán)：位移閉

4、環(huán)，速度閉環(huán)和電流閉環(huán)。其中位移閉環(huán)和電流閉環(huán)采用常規(guī)PID控制算法，速度閉環(huán)采用設(shè)計(jì)的模糊PID控制算法。在Matlab軟件平臺(tái)上建立直線電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析速度閉環(huán)采用兩種算法的速度響應(yīng)曲線，仿真結(jié)果表明模糊PID控制比PID控制更適用于本系統(tǒng)。最后在搭建好的硬件平臺(tái)上對(duì)直線電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)速度閉環(huán)采用模糊PID控制具有超調(diào)小，抗干擾能力強(qiáng)，好的動(dòng)態(tài)性能，能夠滿足電機(jī)的定位精度高，速度響應(yīng)快