GA-BP神经网络PID控制器在BLDCM控制系统中的应用宋天武(安徽水利水电职业技术学院安徽合肥231603)摘要：本文从无刷直流电机的基本原理出发，介绍了基于遗传算法的BP神经网络控制器，将其方法应用于无刷直流电机转速闭环控制系统。利用MATLAB/Simlink工具箱建立了改进的系统模型同时对其进行辅助设计与仿真试验，同时建立基于TMS320F2812的无刷直流电机控制系统，验证其控制跟踪精度高、鲁棒性强。关键词：神经网络控制；无刷直流电机；算法；遗传算法；调速系统；仿真中图分类号:TM361文献标识码:AGeneticAlgorithmandNeuralNetworkPIDcontrollerapplicationinBLDCMmotortimingSONGTianwu(AnhuiTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroelectricPower，HefeI231603，China)Abstract:Inthispaper,basedontheprincipleofbrushlessDCmotor(BLDCM),thealgorithmofGeneticAlgorithmandNeuralNetworkPIDcontrollerisgiven,thenitisappliedtothesystemofaclosed-loopspeedinbrushlessDCmotor.AimprovedmodelissetupbyusingthesoftwareMATLAB,meanwhileisanalyzedandsimulated.Then,ThisalgorithmcaneffectivelyandreliablybeusedinbrushlessDCmotorcontrolsystembyTMS320F2812Keys:NeuralNetworkcontrol;BLDCM;BPalgorithm；GeneticAlgorithm;motortiming;simlation1．引言无刷直流电动机(BLDCM)是在有刷直流电动机的基础上发展起来的一种新型电机。它既保持了有刷直流电动机运行效率高和调速性能好等优点，又克服了有刷直流电动机机械换向的致命弱点；既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便的特点,又具有其体积小、速度高、可靠性好等优点。无刷直流电机由于采用电子换向，PWM调速，在进一步提高直流电机性能的同时又克服了直流电机机械换向带来的一系列问题，从而大大延长了电机的使用寿命，近年来已广泛应用于家电、汽车、数控机床、机器人等领域。随着BLDCM的应用领域的推广，要求其对系统的动静态性能和控制精度要求越来越高。2、无刷直流电机的基本原理2.1无刷直流电动机的组成无刷直流电机是一种典型的机电一体化产品，它是由电动机本体、位置检测器、逆变器和控制器组成的自同步电动机系统或自控式变频同步电动机，如图1所示。2.2无刷直流电动机的数学模型两相导通星形三相六状态工作方式控制简单、性能最好，所以这种工作方式最为常用。下面我们以两相导通星形三相六状态方式为例，分析无刷直流电动机的数学模型。为了简明起见，现做如下假设：（1）电动机的气隙磁感应强度在空间呈梯形（近似为方波）分布。直流电源逆变器电机本体控制信号控制器位置检测器输出图1无刷直流电机系统的组成（2）定子齿槽的影响忽略不计。（3）电枢反应对气隙磁通的影响忽略不计。（4）忽略电机中的磁滞和涡流损耗。（5）三相绕组完全对称。直接利用电动机本身的相变量来建立数学模型[1][3]，其电压平衡方程为：（1）（2）式中、、为定子相绕组电压（V）；、、为定子相绕组电流（A）；、、为定子相绕组电动势（V），为中性点电压（V）；为每相绕组的电阻（Ω）；L为每相绕组的自感（H）；M为每相绕组间的互感（H）。由于三相绕组为星形连接，，因此，所以式（1）可以变为：(3)假设不考虑开关器件动作的过渡过程，并忽略电枢绕组的电感，则电动机的电压方程可以简化为：（4）（5）（6）式中为电源电压（V）；为开关器件的管压降（V）；为电机的反电动势（V）；为电机的电动势常数；为每极磁通量（Wb）。无刷直流电机的电磁转矩方式和运动方程为：（7）(8)式中为电磁转矩（N.m）；为负载转矩（N.m）；B为阻尼系数（N.m.s.rad-1）；为转子的机械角速度（rad.s-1）。2.3无刷直流电动机的控制原理及其实现要控制无刷直流电动机的转速就应控制电机的转矩，由式（6）可知，只要调节直流侧电压即可以调节转速。对无刷直流电机转速的控制即可采用开环控制，也可采用闭环控制。本文根据图2给出控制系统原理框图，提出一种基于TMS320F2812的全数字永磁无刷直流电机控制方案。该系统设计采用三相Y型永磁方波无刷电机PWM控制方案，通电方式为两两通电。图2给出控制系统原理框图。它采用全数字三闭环控制。...