[发明专利]水泵用九相无刷直流电机调速系统及其串联式转速控制器

摘要

本发明公开了一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器，包括用于对比例参数、积分参数以及微分参数进行调整的模糊PID参数整定控制器、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、用于获得接近给定积分阶次的实际积分阶次，并根据实际积分阶次对输入信号进行变化步调调整的分数阶积分滤波器模块、用于获得接近给定微分阶次的实际微分阶次，并根据实际微分阶次对输入信号进行进行振荡调整的分数阶微分滤波器模块、第一加法器以及第二加法器。本发明能够使转矩脉动的抑制效果与转速增高/降落同时得到优化，优化效果好。本发明还公开了一种水泵用九相无刷直流电机调速系统，包括以上串联式转速控制器，也具有上述效果。

主权项

一种水泵用九相无刷直流电机的串联式转速控制器，其特征在于，包括用于对比例参数、积分参数以及微分参数进行调整的模糊PID参数整定控制器、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、用于获得接近给定积分阶次的实际积分阶次，并根据所述实际积分阶次对输入信号进行变化步调调整的分数阶积分滤波器模块、用于获得接近给定微分阶次的实际微分阶次，并根据所述实际微分阶次对输入信号进行振荡调整的分数阶微分滤波器模块、第一加法器以及第二加法器，所述模糊PID参数整定控制器与所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述第三乘法器组合在一起组成了模糊PID串联式转速控制器；所述第一乘法器、所述第二乘法器、所述第三乘法器与所述分数阶积分滤波器模块、所述分数阶微分滤波器模块组合在一起组成了分数阶PID串联式转速控制器；其中：所述第一加法器的正输入端为所述串联式转速控制器的给定转速输入端，所述第一加法器的负输入端为所述串联式转速控制器的实测转速输入端；所述第一加法器的输出端分别与所述模糊PID参数整定控制器的输入端、所述第一乘法器的第二输入端、所述第二乘法器的第二输入端以及所述第三乘法器的第二输入端相连；所述模糊PID参数整定控制器的比例参数输出端与所述第一乘法器的第一输入端相连，所述模糊PID参数整定控制器的积分参数输出端与所述第二乘法器的第一输入端相连，所述模糊PID参数整定控制器的微分参数输出端与所述第三乘法器的第一输入端相连；所述第二乘法器的输出端与所述分数阶积分滤波器模块的输入端相连；所述第三乘法器的输出端与所述分数阶微分滤波器模块的输入端相连；所述第一乘法器的输出端、所述分数阶积分滤波器模块的输出端以及所述分数阶微分滤波器模块的输出端分别与所述第二加法器的三个输入端对应相连；所述串联式转速控制器还包括第一限幅模块，所述第一限幅模块的输入端与所述第二加法器的输出端相连，所述第一限幅模块的输出端为所述串联式转速控制器的输出端；所述分数阶积分滤波器模块包括用于使所述实际积分阶次逼近所述给定积分阶次，并按照所述实际积分阶次对输入信号进行变化步调调整的积分逼近模块以及用于对所述积分逼近模块的输出信号进行微调的积分惯性模块；所述积分逼近模块的输入端为所述分数阶积分滤波器模块的输入端，所述积分逼近模块的输出端与所述积分惯性模块的输入端相连，所述积分惯性模块的输出端为所述分数阶积分滤波器模块的输出端；所述分数阶微分滤波器模块包括用于使所述实际微分阶次逼近所述给定微分阶次，并按照所述实际微分阶次对输入信号进行振荡调整的微分逼近模块以及用于对所述微分逼近模块的输出信号进行微调的微分惯性模块；所述微分逼近模块的输入端为所述分数阶微分滤波器模块的输入端，所述微分逼近模块的输出端与所述微分惯性模块的输入端相连，所述微分惯性模块的输出端为所述分数阶微分滤波器模块的输出端；其中比例参数、积分参数以及微分参数经过模糊PID参数整定控制器调整后输出为FKp、FKi以及FKd，分别对应为调整后的比例参数、积分参数以及微分参数，PID控制关系式如下：u(t)=Kp[e(t)+1Ti∫0te(t)dt+Tdde(t)dt]]]>其中，KP是比例参数，是积分参数，KPTd是微分参数，e(t)为模糊PID参数整定控制器的输入信号；所述模糊PID参数整定控制器包括微分模块、放大系数乘法器、微分放大系数乘法器、第二限幅模块、第三限幅模块、零点保持器、模糊逻辑控制器、初始比例参数控制模块、初始积分参数控制模块、初始微分参数控制模块、比例参数整定放大模块、积分参数整定放大模块、微分参数整定放大模块、三个第四加法器；所述放大系数乘法器和所述微分模块的输入端分别连接所述模糊PID参数整定控制器的输入端；所述放大系数乘法器的输出端连接所述第二限幅模块的输入端；所述微分模块的输出端连接所述微分放大系数乘法器的输入端；所述微分放大系数乘法器的输出端连接所述第三限幅模块的输入端；所述第二限幅模块和所述第三限幅模块的输出端相连后与所述零点保持器的输入端连接；所述零点保持器的输出端连接所述模糊逻辑控制器的输入端；所述模糊逻辑控制器的输出端分别连接所述比例参数整定放大模块、所述积分参数整定放大模块、所述微分参数整定放大模块的输入端；预设常量分别输入至所述初始比例参数控制模块、所述初始积分参数控制模块、所述初始微分参数控制模块的输入端；所述初始比例参数控制模块和所述比例参数整定放大模块的输出端通过一个第四加法器相加后作为比例输出端；所述初始积分参数控制模块和所述积分参数整定放大模块的输出端通过一个第四加法器相加后作为积分输出端；所述初始微分参数控制模块和所述微分参数整定放大模块的输出端通过一个第四加法器相加后作为微分输出端。