无刷直流电机智能控制策略的研究与仿真

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永磁无刷直流电机因其具有结构简单、运行效率高、控制简单和维护方便等优点而得到了广泛应用。目前无刷直流电机的应用范围已遍及国民经济的各个领域,并且日趋广泛,特别是在家用电器、电动汽车、航天航空等领域已得到大量应用。随着现代电力电子和计算机技术的快速发展,人们对无刷直流电机控制性能要求也不断提高,研究具有响应速度快、调节能力强、控制精度高的无刷直流电机控制系统具有十分重要的现实意义和应用前景。本文以无刷直流电机智能控制策略为主要研究内容,基于Matlab/Simulink平台建立了无刷直流电机仿真模型,通过该平台实现了常规PID算法、模糊PID算法以及基于遗传算法优化的模糊PID算法。本文考虑将多种智能控制算法结合,实现算法间优势互补,并将其运用于无刷直流电机控制系统,可以显著提高控制系统的各项性能。针对普通遗传算法易出现早熟收敛和搜索效率低的缺陷,提出一种基于加权海明距离的自适应遗传算法。该算法综合考虑个体间加权海明距离和适应度值,自适应调整交叉概率和变异概率。采用精英保留法,保证最优个体不被破坏。使用双重停机准则,减少不必要的计算时间,提高遗传搜索效率。运用典型测试函数对该算法进行了仿真实验。结果表明,该算法可以显著提高遗传优化的全局搜索能力,加快遗传算法的收敛速度;针对无刷直流电机传统PID控制策略的局限性,即PID控制器精度低、超调量大、自适应能力差等缺点,本文提出一种遗传算法优化的模糊PID控制策略。该策略采用遗传算法动态优化模糊PID的控制规则及控制参数,实现无刷直流电机的自适应控制。基于Matlab/Simulink平台建立了无刷直流电机控制系统的仿真模型。仿真结果表明,基于遗传算法优化的模糊PID控制系统超调量小,速度响应快,抗干扰能力强,具有较高的控制精度和较好的鲁棒性。
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