采用模糊逻辑设计基于DSP发动机控制器

1、采用模糊逻辑设计基于DSP发动机控制器越来越多企业开始使用变速驱动发动机来减少能源的消耗。这需要通过从微分(PID)控制器转向基于模糊逻辑算法的系统来简化设计，缩短开发时间，并消除复杂的数学公式。 但是，这对发动机提出了新的挑战。当使用传统的积分和微分(PID)控制器来控制无刷直流(BLDC)电机的速度是复杂的，因为它们依赖于复杂的数学模型，并且是计算密集型的。而使用模糊逻辑(FL)的算法，可以消除设计过程对复杂的数学公式的依赖，并且提供一个容易理解的解决方案。与(PID)微分控制器相比，模糊逻辑(FL)发动机控制还有一个优势，那就是开发周期更短。本文讨论了采用德州仪器c28xx定点DSP系列

2、，实现用模糊逻辑算法来控制无刷直流电动机的过程。无刷直流电机控制模型的发展在模糊逻辑(FL)发动机构建之前，我们必须首先建立一个模型作为设计的基础。模糊逻辑控制器使用启发式知识，并使用一个语言描述模型来表达它的设计。我们将以PID控制器模型为出发点，而不是从头开始开发一个模型。一旦完成开发和实现，模糊逻辑控制器将通过调整其参数来提高性能。一般来说，开发模糊逻辑无刷直流控制器有三个设计步骤：1定义输入、输出控制器的操作范围。2定义模糊成员集的功能和规则。3调整引擎。第一步是定义模式相关的输入和输出。输入是误差(E)，它是设置的速度(SS)和当前的速度(CS)之间的当前误差；另外的输入是误差的变化

3、(CE)，它是当前误差和以前计算误差(PE)之间的差值。输出是电枢电压(CV)的改变值，它是现有的电枢电压(CAV)和以前的电枢电压(PAV)保存值的差额。由此产生的模型方程式如下：E=SS-CSCE=E-PECV=CAV-PAV发动机旋转速单位为转每分钟(RPM)，E决定了接近目标速度的程度。因此，当E0，发动机的旋转速度低于设定的速度；当E0，电机旋转速度超过设定的速度。CE决定控制器的调整方向。当且仅当(iff)目前的旋转速度比设定的速度要低时CE为正，；当且仅当目前的旋转速度大于设定的速度时，CE 为负。当接近设定速度时，CE就会在正的和负的值之间来回调整。CV是电枢的供电电压。这个电

4、压表示为脉冲的宽度调制(PWM)占空比。下一步是定义模糊集的成员函数、变量和规则。为了保证能工作，非模糊(清晰)输入和输出必须转化成模糊的。转换由使用语言变量来表示输入和输出范围。这些也被称为模糊变量。模糊变量用于为成员函数划分隶属值的区域。例如，5个变量用来映射输入和输出，它们是中等负值(NM)、小负值(NS)、零(z)、小正值(PS)、中等正值(PM)。它不是数学公式，模糊控制器使用模糊规则来作出决定，并产生一个输出。模糊规则是通过IF-THEN语句的形式来描述的。模糊规则决定系统的行为，而不是复杂的数学方程。例如，如果错误(E)是等于中等负值(NM)，而错误的变化(CE)等于小正值 (P

5、S)，那么在电枢电压(CV)的改变就等于小负值(NS)。所用的一些规则是根据设计者的经验和系统的知识来设定的。因此，我们的系统所使用的规则的数量是25个。为了激活电枢，CV模糊输出必须被转换回清晰输出。这个过程称为去模糊化。一种流行的去模糊方法称为重心法。设计的最后一步是调整成员函数和规则。这个阶段也称为优化调整阶段。优化调整用于提高模糊控制器的性能。一旦设计完成，控制器就将准备付诸实现。模糊逻辑控制器的实现是由三个模块组成的。它们分别是模糊化、规则部署和去模糊化。以下各节讨论模糊逻辑无刷直流电动机相关模块的实现情况。模糊化模糊化是将有明晰数值的数据转换成模糊数据的过程。由此产生的模糊数据的转

6、换是基于对输入变量的模糊隶属度。对于这种应用，电机控制输入变量是旋转误差 (Error)和旋转误差差值(Cerror)。旋转误差(Error)是从一个采样时间到下一个采样时间的绝对旋转速度差。同样地，旋转误差差值 (Cerror)是一个采样时间和下一个采样时间之间的旋转误差变化值。公式如下：旋转误差(Error)=SetSpeed(设定速度)-Cur-rentSpeed(目前速度)旋转误差差值(Cerror)=旋转误差(Error)-Pre-viousError(前一次误差)正如前面谈到的，为旋转误差(Error)变量和旋转误差差值(Cerror)变量定义了五个成员集：1NM：中等负值2NS：小负值3ZE：零4P