3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)子程序

　　釆用改進單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，算法可以對控制參數(shù)進行自適應(yīng)調(diào)整，從而提高系統(tǒng)的抗干擾性和對環(huán)境的自適應(yīng)性。算法表達式如下：

　　式中，ηI、ηP、ηD分別為積分、比例、微分的學(xué)習(xí)速率；wi（k）為加權(quán)系數(shù)；K為比例系數(shù)，K》0；e（k）為速度偏差；De（k）為速度偏差的變化量。

　　算法的實現(xiàn)過程為：電機運行時，通過DSP的通用定時器可以獲取相鄰兩次霍爾信號變化的時間間隔，從而計算出電機的實時轉(zhuǎn)速。與給定速度比較，可以得到轉(zhuǎn)速的偏差error。與上次得到的偏差error_1相減，可得偏差的變化量d_error。根據(jù)算法表達式，可以得到程序的流程圖，如圖4所示。

　　圖中，r為給定轉(zhuǎn)速，y為電機反饋的實際轉(zhuǎn)速，error和error_1為轉(zhuǎn)速偏差，d_error為偏差的變化量，lr_p、lr_i、lr_d分別為比例、積分、微分的學(xué)習(xí)速率，wp、wi、wd、wp_1、wi_1、wd_1、wp_11、wi_11、wd_11、wadd為加權(quán)系數(shù)，K為比例系數(shù)，u和u_1為系統(tǒng)的輸出。

　　4 實驗結(jié)果與分析

　　4.1 PWM控制信號的測試

　　為了降低功率管MOSFET的功率損耗，采用上橋臂工作于PWM狀態(tài)進行調(diào)壓的控制方法，下橋臂工作于常通狀態(tài)。如圖5、圖6分別為A相上橋臂和下橋臂的MOSFET工作波形。

　　4.2 轉(zhuǎn)速信號檢測

　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序中首先采用傳統(tǒng)PID控制算法，設(shè)置電機的運行時間為5 s，給定轉(zhuǎn)速為2 500 r/min。電機開始運行，期間每隔50 ms計算一次轉(zhuǎn)速，并保存在數(shù)組中，5 s后電機停止運行。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序采用改進單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法，重復(fù)上述實驗，分別得到如圖7、圖8所示的速度響應(yīng)曲線。

　　通過對比上面速度響應(yīng)曲線，可以得出：在給定轉(zhuǎn)速（2 500 r/min）下，采用傳統(tǒng)PID控制算法，系統(tǒng)自空載啟動到達穩(wěn)態(tài)所需時間為0.6 s，且超調(diào)量較大，約為20%；采用改進單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法，系統(tǒng)自空載啟動后在較短時間內(nèi)（約0.2 s）進入穩(wěn)定狀態(tài)，超調(diào)量很小，僅為1%左右，此外，速度曲線的波動很小。

　　5 結(jié)論

　　本文以三相8極無刷直流電機為控制對象，設(shè)計了無刷直流電機控制系統(tǒng)，對主要硬件電路和軟件程序做了詳細設(shè)計，并給出了相應(yīng)的電路原理圖和程序流程圖，其中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)算法采用改進單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法。實驗表明，所設(shè)計的無刷直流電機控制系統(tǒng)是可行的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)采用改進單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制算法，可以使無刷直流電機的響應(yīng)時間更短，超調(diào)量和波動更小，達到了預(yù)期目的。

　　作者：岳學(xué)磊，白 鵬，楊瑞坤，華偉民

　　參考文獻

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　　2016年電子技術(shù)應(yīng)用第4期

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