基于模糊控制的無刷直流電機(jī)位置跟蹤控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子設(shè)備，尤其是一種基于模糊控制的無刷直流電機(jī)位置跟蹤控制 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 直流無刷電機(jī)既具備交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又 具備直流電機(jī)的運(yùn)行效率高、無勵(lì)磁損耗及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，故其應(yīng)用范圍極其廣 泛，遍及國(guó)防、航空航天、醫(yī)療器械、家用電器、機(jī)器人等各個(gè)領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是：提出一種基于模糊控制的無刷直流電機(jī)位置跟蹤控制器，該控 制器對(duì)無刷直流電機(jī)進(jìn)行位置跟蹤控制，通過在DSP內(nèi)部實(shí)現(xiàn)模糊控制算法，有效的解決 傳統(tǒng)控制算法的跟蹤精度不高的問題， 抗干擾，控制方法簡(jiǎn)單。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：該基于模糊控制的無刷直流電機(jī)控制器由模糊位置 調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器、增益調(diào)節(jié)器、直流無刷電機(jī)和位置傳感器組成，三個(gè)位置傳感器互差 120°機(jī)械角度安裝于電機(jī)內(nèi)部，模糊位置調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器、增益調(diào)節(jié)器、直流無刷電機(jī) 和位置傳感器依電回路方式連接，整體構(gòu)成基于模糊控制的無刷直流電機(jī)控制器；所述控 制器的硬件電路由驅(qū)動(dòng)電路、光耦隔離電路、電流傳感器、位置傳感器、顯示及控制電路、通 用1/0、DSP及其外圍電路依電路方式連接組成；驅(qū)動(dòng)電路負(fù)責(zé)把產(chǎn)生的PWM信號(hào)進(jìn)行功率 放大，用以產(chǎn)生無刷直流的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，選用的場(chǎng)效用管為2N7224 ;光耦隔離電路用于將DSP 輸出的數(shù)字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率信號(hào)相隔離，選用的隔離電路型號(hào)為ACPL061L;電流傳 感器用以檢測(cè)三相電流，檢測(cè)電路所用的運(yùn)算型號(hào)為AD844,檢測(cè)的電流信號(hào)經(jīng)過DSP上 的ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；位置傳感器，用以獲得驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位，該信號(hào)經(jīng)過DSP上的ADC 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；DSP及其外圍電路根據(jù)電流傳感器和位置傳感器的數(shù)字信號(hào)，結(jié)合模糊 控制算法，實(shí)現(xiàn)PWM控制信號(hào)的產(chǎn)生，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流電機(jī)的控制；其具體電路連接如 下：DSPTMS320C2801的引腳47、44、45、48、51、53分別經(jīng)過光耦隔離器ACPL061L隔離后， 連接驅(qū)動(dòng)電路的Tl、T4、T2、T5、T3、T6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大，放大后的A，B，C三相信號(hào)直接驅(qū)動(dòng) 直流無刷電機(jī)；電流傳感器信號(hào)獲得信號(hào)，通過DSP上的23、22、21引腳進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換，獲得 電流傳感器的數(shù)字信號(hào)；位置傳感器通過DSP的20、19、18引腳進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換，獲得位置傳 感器的數(shù)字信號(hào)；DSP的引腳43、79、83、91、92、95、99、100、1、8、9分別連接顯示器耵1602八 的 5、6、7、8、9、10、11、12、13、14 引腳，DSP的引腳 63、64、67、70、71、72 作為通用I/O控制輸 出，為系統(tǒng)以后擴(kuò)展使用；DSP根據(jù)電流傳感器和位置傳感器的數(shù)字信號(hào)，結(jié)合模糊控制算 法，實(shí)現(xiàn)PWM控制信號(hào)的產(chǎn)生，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流電機(jī)的控制。
[0005] 其模糊控制的工作過程是：通過給定位置信號(hào)比與回饋位置信號(hào)Ub產(chǎn)生的偏差信 號(hào)，經(jīng)過模糊位置調(diào)節(jié)器得到速度的參考值Ug，根據(jù)位置傳感器的微分得到當(dāng)前轉(zhuǎn)速Us，通 過速度調(diào)節(jié)器計(jì)算得到速度給定的參考值，通過增益調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換得到調(diào)節(jié)器的輸出去調(diào)節(jié)PWM波占空比，進(jìn)而控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流電機(jī)的位置跟蹤控制。
[0006] 本發(fā)明的有益效果是： 1、 充分利用模糊控制（FuzzyControl)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化及外界擾動(dòng)影響不敏感，不需 要十分精確的數(shù)學(xué)模型，以及在實(shí)現(xiàn)過程中具有降階解耦、算法簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)模糊控制 的無刷直流電機(jī)位置跟蹤控制器； 2、 對(duì)比傳統(tǒng)無刷電機(jī)控制器相比，該模糊控制器：超調(diào)小，優(yōu)于0. 15%;調(diào)節(jié)時(shí)間短，優(yōu) 于0. 05秒；跟蹤精度尚，最大誤差優(yōu)于0. 05% ; 3、 采用模糊控制的無刷直流電機(jī)位置跟蹤控制器成本低廉，電路簡(jiǎn)單，動(dòng)靜態(tài)伺服特 性好； 4、 采用復(fù)合型模糊控制器，選取位移誤差、誤差變化量作為系統(tǒng)輸入，PWM控制信號(hào)作 為系統(tǒng)輸出，模糊控制器根據(jù)位移誤差和誤差變化量對(duì)性能影響的不同，采用模糊規(guī)則進(jìn) 行參數(shù)調(diào)整，在偏差較大時(shí)以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，加快響應(yīng)過程，而在偏差較小時(shí)采用 PID控制技術(shù)，消除靜態(tài)誤差，提高控制精度。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明的基于模糊控制的無刷直流電機(jī)位置跟蹤控制器框架結(jié)構(gòu)圖。
[0008] 圖2是圖1的硬件電路框圖。
[0009] 圖3是圖2的驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
[0010] 圖4是圖2的電流檢測(cè)電路的電路圖。
[0011] 圖5是圖1的位置傳感器的安裝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)解決方案作進(jìn)一步說明。
[0013] 如圖1-5所示，該基于模糊控制的無刷直流電機(jī)控制器由模糊位置調(diào)節(jié)器、速度 調(diào)節(jié)器、增益調(diào)節(jié)器、直流無刷電機(jī)和位置傳感器組成，三個(gè)位置傳感器互差120°機(jī)械角 度安裝于電機(jī)內(nèi)部，模糊位置調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器、增益調(diào)節(jié)器、直流無刷電機(jī)和位置傳感 器依電回路方式連接，整體構(gòu)成基于模糊控制的無刷直流電機(jī)控制器；所述控制器的硬件 電路由驅(qū)動(dòng)電路、光耦隔離電路、電流傳感器、位置傳感器、顯示及控制電路、通用I/O、DSP 及其外圍電路依電路方式連接組成；驅(qū)動(dòng)電路負(fù)責(zé)把產(chǎn)生的PWM信號(hào)進(jìn)行功率放大，用以 產(chǎn)生無刷直流的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，選用的場(chǎng)效用管為2N7224 ;光耦隔離電路用于將DSP輸出的數(shù) 字信號(hào)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率信號(hào)相隔離，選用的隔離電路型號(hào)為ACPL061L;電流傳感器用以 檢測(cè)三相電流，檢測(cè)電路所用的運(yùn)算型號(hào)為AD844,檢測(cè)的電流信號(hào)經(jīng)過DSP上的ADC轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)；位置傳感器，用以獲得驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位，該信號(hào)經(jīng)過DSP上的ADC轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)；DSP及其外圍電路根據(jù)電流傳感器和位置傳感器的數(shù)字信號(hào)，結(jié)合模糊控制算 法，實(shí)現(xiàn)PW