變速驅動(dòng)（VSD）電機為大幅降低能源消耗和對外國燃料的依賴(lài)帶來(lái)了希望。一種方法是使用數字信號處理器 (DSP) 為無(wú)刷直流 (BLDC) 電機等電機創(chuàng )建新一代基于 VSD 的控制器。

然而，這些電機也面臨著(zhù)挑戰。使用傳統的比例、積分和微分 (PID) 控制器時(shí)，控制 BLDC 電機的電機速度非常復雜，因為它們依賴(lài)于復雜的數學(xué)模型并且計算量大。另一種方法是使用模糊邏輯 (FL) 算法來(lái)消除對復雜數學(xué)公式的需求并提供易于理解的解決方案。與 PID 控制器相比，FL 電機控制的開(kāi)發(fā)周期也更短，因此上市時(shí)間也更快。本文討論使用 FL 算法通過(guò) Texas INStruments c28xx 定點(diǎn) DSP 系列控制 BLDC 電機的過(guò)程。

BLDC 控制模型開(kāi)發(fā)

在構造 FL 發(fā)動(dòng)機之前，我們必須首先開(kāi)發(fā)一個(gè)模型作為設計的基礎。FL 控制器使用啟發(fā)式知識并使用模型的語(yǔ)言描述來(lái)表達設計。我們不會(huì )從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)模型，而是使用 PID 控制器模型作為起點(diǎn)。一旦開(kāi)發(fā)并實(shí)現，FL控制器就可以通過(guò)調整其參數來(lái)改進(jìn)。

一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā) FL BLDC 控制器有三個(gè)設計步驟：

1. 定義輸入、輸出和控制器的操作范圍。
2. 定義模糊隸屬度集函數和規則。
3. 調整發(fā)動(dòng)機。

圖 1 顯示了 BLDC 控制器模型的框圖。

步是定義模型的相關(guān)輸入和輸出。輸入為誤差 (E)，即設定速度 (SS) 和當前速度 (CS) 之間的當前誤差。另一個(gè)輸入是誤差變化 (CE)，它是當前誤差與之前計算的誤差 (PE) 之間的差值。輸出是電樞電壓（CV）的變化，即當前電樞電壓（CAV）與先前電樞電壓（PAV）的存儲值之間的差值。得到的模型方程如下：

E = SS – CS
CE = E – PE
CV = CAV – PAV

電機速度單位為每分鐘轉數 (RPM)，E 決定我們與目標速度的接近程度。因此，當E > 0 時(shí)，電機速度低于設定速度�；蛘�，E < 0 表示電機旋轉速度快于設定速度。CE 確定控制器的調整方向。當且僅當 (iff) 當前速度小于設定速度時(shí)，CE 為正�；蛘�，當且僅當當前速度大于設定速度時(shí)，CE 為負。當接近設定速度時(shí)，CE 在正值和負值之間交替。CV 是施加到電樞的激勵電壓。該電壓在實(shí)現中表示為脈寬調制 (PWM) 占空比。

下一步是定義模糊隸屬度集函數、變量和規則。為了工作，非模糊（清晰）的輸入和輸出必須轉換為模糊的。轉換是通過(guò)使用語(yǔ)言變量來(lái)表示輸入和輸出范圍來(lái)執行的。這些也稱(chēng)為模糊變量。模糊變量用于劃分隸屬函數的值區域。例如，使用五個(gè)變量來(lái)映射輸入和輸出。它們是負中（NM）、負�。∟S）、零（Z）、正�。≒S）和正中（PM）。該模型的輸入和輸出是由五個(gè)模糊變量在操作范圍內描述的隸屬集函數。

FL 控制器不使用數學(xué)公式，而是使用模糊規則來(lái)做出決策并生成輸出；多么酷��？FL 規則采用 IF-THEN 語(yǔ)句的形式。模糊規則決定系統行為，而不是復雜的數學(xué)方程。例如，如果誤差 (E) 等于 NM，誤差變化 (CE) 等于 PS，則電樞電壓 (CV) 的變化等于 NS。使用的規則數量基于設計者的經(jīng)驗和系統的知識。因此，對于我們的系統，使用的規則數量為 25 個(gè)，這是基于使用 PID 控制面的基本 PID 控制器模型。

為了給電樞通電，CV 模糊輸出必須轉換回清晰輸出。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為去模糊化。 使用一種流行的去模糊方法，稱(chēng)為重心法；稍后我將更詳細地討論它。

設計的一步是調整會(huì )員功能和規則。此階段也稱(chēng)為調優(yōu)。調整用于提高 FL 控制器的性能。一旦設計完成，控制器就可以實(shí)施了。