无刷直流电机的模糊PID控制

仿真

无刷直流电机的模糊PID控制

无刷直流电机的转速控制系统如下图，图中有速度环和电流环。

然后给出在Simulink中与之相对应的速度电流双闭环调速系统结构图

图中WASR和WACR分别为速度控制器和电流控制器。

注意：如下设计的模糊PID是针对速度控制器设计的，电流控制器采用PID。

模糊PID的结构

模糊PID的设计步骤包括以下几点：（有些难懂，可以跳过，下边还会以图的形式介绍）

1）确定模糊控制器输入和输出的变量的个数，也就是确定出模糊控制器的维数(一般选二维)。在控制系统中一般选用的二维控制器的输入变量为系统的偏差e以及系统的偏差变化率ec，此时，系统的输出变量也就是常规PID的三个参数KP, KI , KD的调整量ΔKp、ΔKi和ΔKd。

2）从系统的实际情况出发来确定各个输入和输出量的变化范围，而后确定出他们的量化等级、量化因子和比例因子。

3) 确定输入输出离散论语的范围如{-6, 6},模糊子集如{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}，最后确定合适的隶属度函数。

4) 制定模糊控制规则，确定模糊控制规则的主要思想是实验人员将以往的控制经验总结后得出的模糊条件语句的一个集合，保证控制器的输出可以使系统输出响应的动态和静态性能达到最好是制定模糊控制规则所要遵守的最重要的原则。

5) 求出模糊控制表。模糊控制器输出值的确定要根据第4步中的模糊控制规则和第2、3步中所确定的输入和输出变量来求得，求出的输出值也就是PID参数KP,KI , KD的调整量，模糊控制表就是由这些调整量与输入量在一个表中按一定关系列出而得到的。由于KP, KI , KD这三个参数调整时是相互独立的，所以会产生三个模糊控制表。

6) 求出模糊控制表之后，将经过第2、3步处理后的偏差e和偏差变化率ec代入模糊控制规则表，这样就得到了新的PID参数，然后经过常规的PID的算法就可以得出系统最后的输出控制量。

7) 根据系统的仿真效果图和实验数据结果对模糊PID控制器的性能进行分析，从而去调整量化因子和比例因子的值以使控制效果达到理想的状态。

真实设计如下：

1、选取输入为偏差e以及系统的偏差变化率ec，输出为常规PID的三个参数的调整量kp, ki , kd。

2、确定离散论语、模糊子集和隶属度函数