基于模糊控制的直流無(wú)刷電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

摘 要：本文介紹了一種基于參數(shù)自調(diào)整的模糊控制單片機(jī)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)采用高性能的八位嵌入式單片微處理器PIC16C63，使硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、可靠；采用參數(shù)自調(diào)整模糊控制器，使系統(tǒng)具有較高的控制精度和良好的魯棒性。

關(guān)鍵詞：參數(shù)自調(diào)整模糊控制；嵌入式單片微處理器；直流無(wú)刷電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

引言

    傳統(tǒng)PID控制的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，較穩(wěn)定可靠，應(yīng)用較為廣泛，但也存在一些缺點(diǎn)，例如無(wú)法有效地克服傳動(dòng)對(duì)象和負(fù)載參數(shù)的大范圍變化以及非線性因素對(duì)系統(tǒng)造成的影響，因而不能滿足高性能和高精度的要求。隨著模糊控制技術(shù)的成熟，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，人們也開(kāi)始將它應(yīng)用于電機(jī)調(diào)速中。使用模糊控制技術(shù)后，能充分利用其非線性結(jié)構(gòu)自尋優(yōu)等各種功能，從而顯著提高系統(tǒng)的魯棒性（robustness）。此外，由于不需要建立被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也變得較為簡(jiǎn)便。本文研究的這種新型電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，用模糊控制器替代傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器，能明顯改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，有較好的控制效果[1]。

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

    系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由單片微機(jī)PIC16C63、顯示器、整流電路、直流變換、斬波電路、轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路、直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)（額定電壓48V，額定轉(zhuǎn)速2000r/min）等組成。

　　PIC16C63是MICROCHIP公司的8位CMOS單片微處理器；只有35條基本指令；片內(nèi)有三個(gè)多功能輸入輸出I/O口RA、RB和RC，其中RB、RC口為8位，RA口為5位，可直接驅(qū)動(dòng)LED；3個(gè)帶8位可編程預(yù)分頻器的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；2個(gè)CCP（捕獲/比較/PWM）模塊，可輸出PWM信號(hào)（從RC2/CCP1和RC1/CCP2引腳輸出）；192字節(jié)通用RAM，4096